T.C. ANKARA ÜNİVERSİTESİ SOSYAL BİLİMLER ENSTİTÜSÜ

COĞRAFYA (FİZİKİ COĞRAFYA) ANABİLİM DALI

ÇÖL TOZLARININ TÜRKİYE’YE TAŞINIMININ BSC-DREAM8b TOZ TAŞINIMI TAHMİN MODELİ KULLANILARAK

DEĞERLENDİRİLMESİ

Yüksek Lisans Tezi

Kahraman OĞUZ

Ankara–2014

T.C. ANKARA ÜNİVERSİTESİ SOSYAL BİLİMLER ENSTİTÜSÜ

COĞRAFYA (FİZİKİ COĞRAFYA) ANABİLİM DALI

ÇÖL TOZLARININ TÜRKİYE’YE TAŞINIMININ BSC-DREAM8b TOZ TAŞINIMI TAHMİN MODELİ KULLANILARAK

DEĞERLENDİRİLMESİ

Yüksek Lisans Tezi

Kahraman OĞUZ

Tez Danışmanı

Prof. Dr. İhsan ÇİÇEK

Ankara–2014

TÜRKİYE CUMHURİYETİ

ANKARA ÜNİVERSİTESİ

SOSYAL BİLİMLER ENSTİTÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜ’NE

Bu belge ile, bu tezdeki bütün bilgilerin akademik kurallara ve etik davranış

ilkelerine uygun olarak toplanıp sunulduğunu beyan ederim. Bu kural ve ilkelerin

gereği olarak, çalışmada bana ait olmayan tüm veri, düşünce ve sonuçları andığımı

ve kaynağını gösterdiğimi ayrıca beyan ederim.(……/……/2014)

Kahraman OĞUZ

I

ÖNSÖZ

Bu çalışma, Türkiye’de toz taşınımının gözlemlendiği iki ayrı güne ait örnek

çalışmaları kapsamaktadır. Çalışmanın temel amacı, BSC-DREAM8b toz taşınımı

tahmin modelinin çıktılarının ve gözlem verilerinin incelenmesi ve analiz

edilmesidir. Bunun yanında, model değerlendirmesinin yapılması ve modelin farklı

versiyonlarının karşılaştırması amaçlanmıştır. Ayrıca örnek toz taşınımı olaylarının

meteorolojik koşulları detaylı olarak analiz edilmiştir.

Bu araştırmanın gerçekleşmesi sırasında teze danışmanlık eden değerli hocam

Prof.Dr. İhsan Çiçek’e ve her zaman desteğini üzerimde hissettiğim Doç.Dr.Necla

Türkoğlu’na şükranlarımı sunuyorum.

Ayrıca bana konuyu sevdiren ve bilgisini paylaşan iş arkadaşım Sn. Cihan Dündar’a,

yurtdışı eğitimim süresince bana sürekli destek olan ve modeli baştan herşeyiyle

anlatan Barselona Süperbilgisayar Merkezi çalışanları Prof.Dr. Jose Maria Baldasano

ve Dr. Sara Basart’a, manevi desteğini hep hissettiğim eşim Esin Oğuz’a ve aileme

teşekkürler ederim.

Ankara 2014 Kahraman OĞUZ

II

İÇİNDEKİLER

ÖNSÖZ ......................................................................................................................... I

İÇİNDEKİLER ........................................................................................................ II

ŞEKİLLER VE TABLOLAR LİSTESİ ................................................................ IV

1. ÇALIŞMANIN AMACI .................................................................................... 1

2. BİLİMSEL İÇERİK .......................................................................................... 2

2.1 AEROSOLLER ................................................................................................ 2

2.1.1 Aerosol Tanımı .......................................................................................... 2

2.1.2 Aerosol Çeşitleri ........................................................................................ 6

2.1.3 Aerosollerin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri .......................................... 7

2.1.4 Aerosol Etkileri .......................................................................................... 9

2.2 HAVA KALİTE MEVZUATI ....................................................................... 11

2.3 MİNERAL TOZ DÖNGÜSÜ ......................................................................... 14

2.3.1 Türkiye’de Mineral Tozları ..................................................................... 16

2.3.2 Tozların Etkileri ....................................................................................... 18

2.3.3 Çöl Tozu Modelleri ................................................................................. 20

3. METODOLOJİ ................................................................................................ 23

3.1 ÇÖL TOZU GÖZLEMLERİ .......................................................................... 23

3.1.1 Yere Dayalı Gözlemler ............................................................................ 23

3.1.1.1 Hava Kalite İstasyonları ................................................................ 23

3.1.1.2 AERONET İstasyonları ................................................................. 24

3.1.2 Uydu Gözlemleri ..................................................................................... 26

3.1.2.1 Ozon Görüntüleme Aracı (OMI) ................................................... 27

3.1.2.2 Orta Çözünürlüklü Görüntüleme Spektroradyometresi (MODIS) 27

3.1.2.3 İkinci Nesi Meteorolojik Uydu (MSG) ......................................... 29

3.2 BSC-DREAM8b MODELİ ............................................................................ 31

4. BULGULAR .................................................................................................... 36

4.1 18 Nisan 2012 Toz Taşınımı Olayı ................................................................ 36

III

4.2 8 Nisan 2013 Toz Taşınımı Olayı .................................................................. 50

5. DEĞERLENDİRMELER ............................................................................... 60

6. KAYNAKLAR ................................................................................................. 62

ÖZET ......................................................................................................................... 68

ABSTRACT .............................................................................................................. 69

IV

ŞEKİLLER VE TABLOLAR LİSTESİ

Şekillerin Listesi

Şekil 2.1. Partikül madde (PM), büyüklük, partikül numarası, kimyasal kütle

bileşeni arasındaki ilişki...............................................................................................4

Şekil 2.2. Rüzgar erozyonu modellemesi.................................................................15

Şekil 2.3. Toz kaynaklarının küresel dağılımı.........................................................16

Şekil 2.4. Rüzgar erozyonuna duyarlı bölgeler........................................................17

Şekil 2.5. Küresel süreçte mineral toz ve etkileri....................................................19

Şekil 2.6. Yere ve zamana bağlı olarak toz süreçleri...............................................21

Şekil 3.1. Türkiye’de Hava Kalite İstasyonları.......................................................24

Şekil 3.2. 2013 yılı itibari ile AERONET istasyonları............................................25

Şekil 3.3. Mart 24 tarihine ait MODIS-Terra geçişi................................................28

Şekil 3.4. 18 Nisan 2012 tarihi ve 00 UTC ‘ye ait MSG/RGB toz ürünü...............30

Şekil 3.5. Olson Dünya Ekosistem ve 1-km USGS kara kullanım haritası.............33

Şekil 3.6. Model çalışma alanı (domain)……………….........................................34

Şekil 4.1. Doğu Akdeniz Havzasında mevsimlik ortalama kum ve toz fırtınaları

(SDS) olaylarının yıllık değişimleri..........................................................................36

Şekil 4.2. 18 Nisan 2012 tarihinde ölçülen saatlik ve günlük ortalama PM10

konsantrasyonu değerleri .........................................................................................37

Şekil 4.3. OMI Ultraviyole Aerosol Indeks (UV AI) ürünleri................................38

Şekil 4.4. NOAA-HYSPLIT modeli......................................................................39

Şekil 4.5. 17 Nisan (sol sütun) ve 18 Nisan (sağ sütun) tarihlerine ait

12 UTC’deki rüzgar şiddeti, 500hPa, 850hPa ve 700hPa haritaları.........................41

V

Şekil 4.6. 18 Nisan 2012 tarihi 00, 06, 12 ve 18 UTC’ye ait yer kartları...............42

Şekil 4.7. 17 ve 18 Nisan tarihlerine ait MODIS, MSG satellite uydu görüntüleri

ve BSC-DREAM8b modeli AOD çıktıları...............................................................45

Şekil 4.8. BSC-DREAM8b AOD çıktıları ve ölçülen AOD ve AE değerleri.....46

Şekil 4.9. BSC-DREAM8b yüzey konsantrasyonu çıktıları...................................47

Şekil 4.10. BSC-DREAM8b toz emisyonu çıktıları...............................................48

Şekil 4.11. Nisan 2012 olayı için Ankara, Konya, Kirsehir, Kocaeli, Burdur ve

İzmir şehirlerinde BSC-DREAM8b modeli, yüzey konsantrasyonu tahminleri

ve ölçülen PM10 değerleri........................................................................................49

Şekil 4.12. 6-11 Nisan tarihleri arası Türkiyede bazı şehirlerde saatlik ölçülen

PM10 değerleri.........................................................................................................51

Şekil 4.13. 7-8 Nisan 2013 tarihlerine ait ortalama rüzgar hızı ve 500 hPa

haritaları...................................................................................................................52

Şekil 4.14. 8 Nisan 2013 tarihi 00, 06, 12 ve 18 UTC’ye ait yer kartları..............53

Şekil 4.15. 7-8 Nisan tarihlerinde; Aqua-MODIS sensöründen görüntü ve OMI

sensöründen UV Aerosol Indeks görüntüsü.............................................................54

Şekil 4.16. MODIS AOD ürünleri ve farklı versiyonları ile modellenen BSC-

DREAM8b toz AOD çıktıları...................................................................................55

Şekil 4.17. BSC-DREAM8b AOD çıktıları, ölçülen AOD ve AE değerleri ve

geri yörünge analizi...................................................................................................56

Şekil 4.18. BSC-DREAM8b farklı versiyonlarının yüzey konsantrasyonu

çıktıları......................................................................................................................57

Şekil 4.19. Ankara, Kayseri, Konya ve Kırşehir şehirleri için Nisan 2013 tarihli

BSC-DREAM8b yüzey konsantrasyonu değerleri ve gözlenen PM10 değerleri.....58

VI

Tabloların Listesi

Tablo 2.1 PM10 ve PM2.5 Hava Kalite Standartlarının Karşılaştırması...............13

Tablo 3.1 BSC-DREAM8b modelinin iki farklı versiyonunda kullanılan

model versiyonu, toz kaynak sınırlaması, isteğe bağlı toz kaynakları alanları.........35

1

1. ÇALIŞMANIN AMACI

Toz, hava veya başka bir gaz içerisinde karışım halinde bulunan çeşitli

büyüklükteki katı taneciklerdir. Tozlar, tarih boyunca insan sağlığını, canlıları ve

iklimi etkilemektedir. Çöl tozu ise 0,1 mm’den 10 mm’ye kadar, ortalama büyüklüğü

ise 2 mm olan taneciklerdir. Çöl tozlarının sürüklenmesi, taşınımı ve çökelmesi (yaş

ve kuru) önemini artırarak karşımıza çıkan konulardan bir tanesidir, çünkü toz

fırtınaları; fiziksel çevre ve canlılar üzerinde çok önemli etkilere sahiptir. Bu nedenle

çöl tozlarının taşınımının incelenmesi ve tedbirlerinin alınması önem arz etmektedir.

Bu çalışmanın temel amacı, belirlenen örnek toz taşınımı olayları gözönüne

alınarak, öncelikle toz taşınımına olanak sağlayan meteorolojik koşulları detaylı

incelemek ve bununla birlikte “Barcelona Supercomputing Center Dust Regional and

Atmospheric Model, BSC-DREAM8b” (Pérez vd., 2006a,b; Basart vd., 2012) toz

taşınımı tahmin modelinin yanında uydu ve yere dayalı gözlemler ile çöl tozlarının

Türkiye’ye etkilerini incelemek ve analiz etmektir.

Bu kapsamda, çalışmanın nihai hedefi aşağıdaki spesifik amaçların yanında

belirlenen örnek olaylar ile Türkiye’yi etkileyen çöl tozu kaynaklarının analizi ve

incelenmesidir:

• Çalışma bölgesini etkileyen çöl tozu kaynaklarının değerlendirilmesi

amacıyla Türkiye’de gözlemlenen tozların analizinin yapılması,

• BSC-DREAM8b modelinin yere dayalı ve uydu gözlemleri ile

değerlendirmesinin yapılması,

• BSC-DREAM8b modelinin çeşitli versiyonlarının (versiyon 1.0 ve versiyon

2.0) karşılaştırılması.

2

2. BİLİMSEL İÇERİK

Çöllerden kalkan tozlar atmosferin üst tabakalarına yükselerek uzun mesafeler

kat etmektedir. Göreceli olarak daha büyük olan toz parçacıkları kaynak alanlarının

yakınlarında çökerken, küçük olanlar ise binlerce kilometre yol kat edebilmektedir.

Kum ve toz fırtınaları, Dünya ekosistemi için büyük önem taşımaktadır. Literatürde,

özellikle demir içeriği açısından zengin olan çöl tozlarının ekosistem üzerinde

etkileri olduğu belirtilmektedir. Ayrıca, toz taşınımı maruz kalan insanların günlük

yaşamını ve bununla birlikte hava ve deniz ulaşımını olumsuz yönde etkilemektedir.

Bu nedenle aerosol çeşitlerinden bir tanesi olan tozların atmosferik etkilere bağlı

olarak taşınımının analizi ve tahmini önem taşımaktadır.

2.1 AEROSOLLER

2.1.1 Aerosol Tanımı

Aerosol terimi; gaz içerisinde disperse olmuş (dağılmış) ve gazla sarılmış 10

mikrondan daha küçük çaplı sıvı veya katı parçacıklardan oluşan çok fazlı sistem

olarak adlandırılır. Aerosol kelimesi 80 yıl öncesinden katı parçacıkların dayanıklı

bir sıvı süspansiyonu olarak tanımlanmıştır (Hinds, 1999). Basitçe aerosol terimi,

katı veya sıvı partiküllerin bir gaz içindeki süspansiyon haline denir. Toz, duman, sis

ve pus buna örnek olarak verilebilir. Atmosferik aerosoller genellikle parçacıklar

olarak kabul edilirler. Bu parçacıklar, ya doğrudan doğruya atmosfere salınım

yoluyla ya da kükürt dioksit, azot oksit vb. gazların, oksidasyonu ile oluşmaktadırlar.

3

Oluşan bu parçacıklar birincil ve ikincil parçacıklar olarak adlandırılmaktadırlar.

Atmosfere salınan partiküller doğal kaynaklı olmakla birlikte insan kaynaklı

faaliyetlerden de kaynaklanmaktadır. İnsan kaynaklı faaliyetler ile oluşan partiküller

öncelikle dört kaynak (yakıt yakma, endüstriyel prosesler, endüstriyel olmayan ve

ulaşım kaynaklı) kategorilerini içermektedir. Diğer kaynaklar ise rüzgarın taşıdığı

toz, deniz tuzu, volkanik faaliyetler ve biyokütle yanmasıdır. Doğal aerosoller

küresel ölçekte insan kaynaklı olanlardan 4 ila 5 kat daha büyüktür (Seinfeld vd.,

1998). Toz da doğal kaynaklı aerosollerin başında gelmektedir. Rüzgar ile bir kere

havaya karıştığı zaman, uzun sure atmosferde kalabilmekte ve bu süreçte kimyasal

reaksiyon ile partiküllerin büyüklük ve bileşimi değişebilmektedir. Parçacıklar iki

mekanizma tarafından atmosferden ayrılırlar: dünya yüzeyine direkt (kuru) çökelme

ve yağış oluşumu sırasında (yaş) çökelme. Kuru ve yaş çökelme ile troposferde kısa

süre bulunmaktadırlar. Partikül kaynaklarının coğrafi dağılımı son derece

düzensizdir. Kimi yerlerde yoğun birikim varken, kimi yerlerde birikim azdır. Bu

nedenle aerosollerin troposferik dünya üzerindeki konsantrasyon ve bileşimi de

oldukça heterojendir. Atmosferik aerosol gazlarının ömrü birkaç saniyeden birkaç

yüzyıla kadar olmasına karşın; troposferde parçacıkların varlığı birkaç günden birkaç

haftaya kadar olmaktadır (Seinfeld vd., 1998).

Toz, duman ve sis, aerosoller için genel terimlerdir. Duman partikülleri

genellikle daha küçük ve gaz fazından oluşmaktadır. Toz partikülleri ise katı

parçacıklarının dağılmasıdır. Sis ise sıvı damlacıklarından oluşur. Aerosol

parçacıklarının boyutu 0.01 µm ile 10 µm arasında değişmektedir (Şekil 2.1) ve

genellikle dört büyüklük kategorisinden oluşmaktadır.

4

- Çekirdek modu: 0.001 - 0.01 µm çaplı

- Aitken modu: 0.01 - 0.1 µm çaplı

- Geniş partiküller, veya birikim modu: 0.1 - 1 µm çaplı

- Çok büyük partiküller, veya kaba partikül modu: > 1 µm çaplı

Aerodinamik çapı 10 µm'den büyük parçacıklar yüksek rüzgar ve türbülans ile

yeniden askıya alınmadıkları sürece, yayıldıktan birkaç saat sonra yüzeye

çökelmektedirler. Şekil 2.1'de gösterildiği gibi partiküller; sayısı, yüzey ve hacim

dağılımları kullanılarak dört grupta tanımlanabilirler.

Şekil 2.1 Partikül madde (PM), büyüklük, partikül numarası, kimyasal kütle bileşeni arasındaki ilişki. Aerosollerin fiziksel süreçleri kutu içerisinde belirtilmiştir. Warneck (1988) ve Harrison ve

van Grieken (1998).

5

1.0 µm'den daha büyük çaplı olan parçacıklar kaba mod olarak tanımlanır. Bu

parçacıklar çoğunlukla mekanik işlemler ile üretilir ve doğal ve antropojenik

kaynaklardan doğrudan atmosfere katılırlar. Rüzgar; toz, toprak ve biyolojik

parçacıkları kaldırmakta ve çökelene kadar atmosferde askıya almaktadır.

Antropojenik kaba parçacıklar, yüzey üzerinde oluşan aşınma yoluyla atmosfere

karışmaktadırlar. Kaba partikül aralığına giren partiküller, büyük çaplı olmaları

nedeniyle kuvvetli rüzgarların gözlendiği günler hariç, sedimantasyon ile kısa sürede

yüzeye çökelmektedirler.

Çapı 0.1-1.0 µm arasında olan partiküller birikim modu olarak adlandırılırlar.

Ayrıca ağırlıklı olarak ahşap, petrol, kömür, benzin ve diğer yakıtların eksik yanması

yoluyla atmosfere doğrudan salınabilirler. Birikim büyüklüğü aralığı içindeki

parçacıklar inorganik maddeler içermektedirler.

Çapı 0.01-0.1 µm arasında değişen aitken modu partikülleri gaz-parçacık

dönüşümünün yanı sıra yanma işlemleri sırasında sıcak buharın yoğunlaşması ile

oluşur. Bu parçacıklar, birikim aralığının büyümesine sebep olan düşük buhar basıncı

gaz türünün yoğunlaşma çekirdeği olarak işlev görürler. Bu partiküllerin yaşam

süresi kısadır. Aitken ve birikim modu parçacıkları ince parçacıklar olarak da

adlandırılırlar.

Son partikül tipi olarak, çapı 0.01 µm’dan küçük partiküller ultra küçük

partiküller olarak adlandırılırlar. Gaz-parçacıklarının dönüşüm süreçleri ile

oluştukları düşünülmektedir. Büyüklüğü ve kütlesinin çok küçük olması sebebiyle,

6

mevcut ölçüm teknikleriyle gözlemlenmesi mümkün değildir ve çok kısa ömürleri

vardır.

2.1.2 Aerosol Çeşitleri

Atmosferik aerosoller direkt kaynaklardan (birincil bileşen) ve gaz-partikül

dönüşümlerinden (ikincil bileşen) meydana gelir. Farklı aerosol çeşitleri farklı

mikrofizik ve optik özelliği göstermektedir. Birçok uygulamada aerosoller; aerosol

optik derinliği (AOD), bileşimi, tanecik boyutu ve şekilleri (saçılma albedosu, faz

fonksiyonu ve asimetri faktörü) ölçülerek karakterize edilirler. Birincil partiküllerin

atmosferik konsantrasyonu, kaynaklardan yayılan miktarların oranına eşittir. Birincil

partiküller çeşitli büyüklüklerde yayılırlar. En yaygın olanı 1 µm’dan daha küçük

çaplı (yanma kaynaklı) aerosoller ve 1 µm’dan daha büyük çaplı (toz kaynaklı)

aerosollerdir.

Birincil (Primer) parçacıklar için önemli emisyon kaynağı kategorileri şöyledir:

- Başlıca sabit (nokta) kaynaklar (örneğin, kazanlar, ısıtıcılar, yakma ve buhar

jeneratörleri).

- Alan kaynakları (örneğin, yangın, rüzgarla taşınan toz, petrol çıkarma

işlemleri ve evsel yakıt yanması).

- Taşınır kaynaklar (örneğin, otomobil, otobüs, kamyon, tren ve uçak yakıtları).

- Tarım ve çiftçilik faaliyetleri (örneğin, gübreler, ot ilaçları, toprağın işlenmesi

işlemleri ve hayvancılık amonyak emisyonları).

7

- Biyojenik kaynaklar (örneğin, polen parçaları ve yaprak yüzeylerinden

partikül aşınma ürünleri).

Aerosoller atmosfere karıştıklarında, birincil partikül emisyonları çeşitli

fiziksel ve kimyasal süreçlerle birlikte dağılım ve taşınıma tabi olurlar. Bu bileşikler

farklı kimyasal reaksiyonlar ile değişik oranlarda kuru ve ıslak çökelme süreçlerine

maruz kalırlar. Gaz türlerinin bazıları kimyasal dönüşümler ile bir dizi ikincil

aerosolleri oluşturan parçacıklar haline dönüşür. Sülfatlar ve nitratlar en yaygın

ikincil parçacıklardır. Organik karbonun bir kısmı aynı zamanda uçucu organik

bileşikler içeren atmosferik reaksiyonlar vasıtası ile de oluşabilmektedir.

2.1.3 Aerosollerin Kimyasal ve Fiziksel Özellikleri

Atmosferde çok sayıda optik olay meydana gelmektedir. Hale, gökkuşağı ve

serap buna örnek olarak verilebilir. Güneş ışığı atmosfere girdiği zaman absorbsiyon,

yansıma ve saçılmaya uğrar ya da herhangi bir engele takılmaksızın yoluna devam

eder. Aerosollerin optik etkileri, aerosol partiküllerinden absorblanan ve

yansıtılan/saçılan ışığın bir sonucudur. Aerosol parçacıkları ışığın bir kısmını emer

ve böylece ışının yoğunluğu azalır. Aerosol optik özellikleri, bu optik olaylardan

sorumludurlar.

Saçılma, atmosferde var olan parçacıklar ya da büyük gaz moleküllerinin

elektromanyetik ışınımla etkileşimde bulunmaları ve ışınımın orjinal yönünden

saptırılması sonucu meydana gelir. Elektromagnetik ışınımın dalga boyundan çok

8

daha küçük çapa sahip olan çok küçük parçacık ve moleküller Rayleigh saçılmasına

sebep olmaktadır. Bu parçacıklar, küçük toz zerreciği ya da nitrojen ve oksijen

molekülleridir. Rayleigh saçılması, enerjinin daha kısa dalga boylarının daha uzun

dalga boylarına göre çok daha fazla saçılmasına neden olur. Rayleigh saçılması

atmosferin üst kısımlarında meydana gelen baskın saçılma mekanizmasıdır. Dalga

boyunun dördüncü kuvvetiyle ters orantılıdır. Kısa dalgaboyları, uzun dalga

boylarından çok daha fazla etkilenmektedir.

Çapları 0,01 µm’den 100 µm ve daha büyük değerlere ulaşan, askıda kalan

maddelerden boyutları gelen ışınımın dalgaboyu civarında olanlar, Mie saçılmasına

neden olurlar. Mie saçılması, çoğunlukla daha büyük parçacıkların daha fazla olduğu

atmosferin alt tabakalarında oluşur ve hava kapalı olduğu zaman baskındır. Mie

saçılmasına, 0.1 - 10 µm arasında çapa sahip parçacıklar neden olmaktadır. Çok

küçük parçacıklardan meydana gelen yansıma (0.05 µm’den daha küçük) Rayleigh

teorisi ve moleküler yansıma teorisi ile açıklanabilir. Büyük partiküllerden meydana

gelen yansıma (100 µm’den daha büyük çaplı) geometrik optik ile kolayca analiz

edilebilir. 0.1 - 10 µm boyutları aralığında, parçacık boyutu ve ışığın dalga boyu aynı

büyüklükte olduğundan, aerosol parçacıklarının ışık ile saçılması çok karmaşık bir

olgudur.

Aerosol optik özellikleri ayrıca görüş mesafesinin değişimi/belirlenmesinde

önemli bir role sahiptirler ve Dünya’nın radyasyon dengesini etkilemektedirler.

Aerosollerin optik özelliklerinin çalışılması için gerekli temel konulardan bir tanesi

9

aerosol optik derinliği (AOD) veya aerosol optik kalınlığı (AOK)’dır. Bu parametre,

atmosferde aerosol miktarının bir göstergesidir.

Birçok uygulamada aerosoller; optik derinliği, bileşimi, partikül büyüklüğü ve

şekli kullanılarak karakterize edilirler. Aerosoller deniz tuzu (NaCl), sülfat (SO42-

),

nitrat (NO3-

), element karbonu ve mineraller (SiO4) gibi kimyasal türler olarak

bulunabilir. Aerosollerin kimyasal özelliklerine bakarak, aerosollerin kaynaklarının

doğal yada antropojenik kaynaklı mı olduğunun değerlendirmesi yapılabilmektedir.

Partikül madde (PM) büyüklüklerine göre sırasıyla 10 (PM10), 2.5 (PM2.5) ve

1 (PM1) µm çaplı olmak üzere üç kategoriye ayrılır. Bu partiküllerin büyüklüğü,

atmosferde kaldıkları süreyi belirlemektedir. Çökelme ile birlikte PM10 atmosferden

birkaç saat içinde ayrılırken, PM2.5 atmosferde günlerce, hatta haftalarca kalabilirler.

Dolayısıyla, bu partiküller mesafelerce taşınabilmektedirler.

2.1.4 Aerosollerin Etkileri

Atmosferdeki aerosoller birçok etkiye sahiptirler. Aerosoller direkt yansıtma

veya emilim yoluyla dünyanın radyasyon dengesini etkilerler. Aerosoller bulut

yoğunlaşma çekirdekleri (CCN) ve buz çekirdekleri (IN) etkisi göstererek dolaylı bir

şekilde bulut mikrofiziği ve ışınım özelliklerini değiştirerek de iklim sistemini

etkilemektedirler. Aerosoller atmosferi ısıtarak bulut örtüsünü değiştirebilir ve kara

ve deniz buzu albedolarını azaltabilirler (Flanner vd., 2007). Konuyla alakalı sayısız

çalışmalara rağmen, aerosollerin etkileri, gelecekteki iklim değişikliği

10

projeksiyonlarında halen en büyük belirsizliklerden birisidir (Forster vd., 2007;

Stevens ve Feingold, 2009).

İklim Değişikliği Hükümetlerarası Paneli (IPCC) raporunda insan faaliyetleri

nedeniyle sera gazlarının ve aerosol emisyonlarının iklimi etkilemeye devam ettiği

belirtilmektedir (IPCC, 2007). Çünkü, atmosferdeki aerosoller güneş ışığını uzaya

tekrar yansıtırlar ve yeryüzünün absorbladığı enerji miktarını azaltırlar. Bu yolla

soğumaya neden olurlar. Ama atmosferin mineral toz gibi ışığı emen partikülleri

içermesi durumunda ise aerosol parçacıklarının aşağı atmosferde ısınmaya sebep

olabileceği gerçeğini de göz ardı etmemek gerekir (Andreae ve Merlet, 2001).

Aerosollerin ısıtıcı etkisi ile sülfat bileşeninin soğutucu etkisi arasında bir denge

olduğu da ileri sürülmektedir (Jacobsson, 2001). Güneş radyasyonunu yansıtma ve

absorblama olayı, aerosollerin iklime direkt etkisi olarak bilinmektedir. Atmosferin

soğuma veya ısınması yansıtılan veya emilen ışık oranına bağlıdır.

Aerosoller, bulut özelliklerini etkileyerek iklim üzerinde dolaylı etkiye

sahiptirler. Gerçekten de, atmosferde aerosoller olmasaydı, daha az yaygın bulutlar

olacaktı. Çünkü, bulut damlacıklarının oluşumunu başlatan küçük aerosol

parçacıkları olmadan bulut damlacıkları oluşturmak zordur. Atmosferdeki

aerosollerin miktarsal ve yersel değişimi; bulut oluşumunu, bulut kalınlığını, yağış

miktarlarını ve sıklığını değiştirebilmektedir.

Aerosollerin kentsel ortamlarda yüksek konsantrasyonları solunum yolu

problemlerine de neden olmaktadır. Atmosferik aerosollerin insan sağlığı üzerine

11

olan etkileri, hava kalite standartlarının oluşturulmasına yol açmıştır. Sağlık üzerine

olumsuz etkileri nedeniyle insanlar ve hayvanlar tarafından solunan aerosollerle ilgili

birçok çalışmalar bulunmaktadır. Epidemiyolojik çalışmalarda tespit edilen sağlık

sorunlarına neden olan atmosferik aerosollerin kimyasal bileşenleri ile ilgili çok fazla

belirsizlikler bulunmaktadır (Atkinson vd., 2001; Kappos vd., 2004; WHO, 2005;

Schwarze vd., 2006). Aerosoller, antropojenik olarak ve doğal kirlilik ile yakın şehir

ortamını etkilemesine rağmen, genellikle ulusal sınırların ötesinde uzak ortamları da

etkilemektedirler. Bu nedenle hem kaynağına yakın yerlerde, hem de taşınım yoluyla

diğer ülkelerde olumsuz etkilere sebep olan partiküllerin, oluşturulacak toz izleme

merkezi vb. gibi ilgili örgütler ve kuruluşlar tarafından izlenmesi ve referans değerler

belirlenmesi gerekmektedir.

2.2 HAVA KALİTE MEVZUATI

Hava kalitesi, bir veya daha fazla türün biyotik isteklerinin ya da insan

ihtiyacının uygun hava koşullarının bir ölçüsü olarak tanımlanır. Hava kalitesinin

düşmesi, gelişen ve gelişmekte olan ülkeleri etkileyen temel çevre ve sağlık problemi

olarak karşımıza çıkmaktadır. Zararlı hava kirleticilerinin artan miktarı atmosfere

yayılmakta ve lokal, bölgesel ve küresel ölçekli etkileri ile doğal çevreye baskı

uygulamaktadır (Baldasano vd., 2003).

Çeşitli çalışmalarda sülfür dioksit, nitrojen dioksit, büyük çaplı parçacıklar

(PM10), karbon monoksit, benzen, yerseviye ozonu gibi hava kirleticilerinin eşikleri

ile ilgili bazı ölçekler öne sürülmüştür. Dünya Sağlık Örgütü (WMO) prensip

12

değerlerini, Avrupa Birliği (AB) hava kalite sınır değerlerini oluşturmuşlardır. Bunun

yanında Amerika’da Çevre Koruma Ajansı (EPA) ulusal hava kalitesi standartlarını

(UHKS) ve Kaliforniya Hava Araştırma Birimi ise ortam hava kalitesi standartlarını

oluşturmuşlardır.

WMO’nun prensip değerleri, insan sağlığı ile ilgili referans değer olarak

alınmaktadır. Bu değer PM10 ve PM2.5 standartlarını belirtmektedir. PM10 ve

PM2.5’in yanında ultra-ince partiküller (0.1 µm’den küçük partiküller) için eşik sınır

değeri oluşturmak için yeterli sebep olmamasına rağmen son zamanlarda önemli

sayıda bilimsel çalışmada kullanılmıştır. Amerika’da PM10 ve PM2.5 standartlarını

her beş yılda bir güncellenmektedir. Fakat, buna rağmen PM10 ile ilgili AB mevzuatı

24 saat için 50 µg/m3 limit değeriyle Amerikan mevzuatından çok daha katıdır

(Tablo 2.1).

Ulusal olarak ise; Çevre ve Şehircilik Bakanlığı tarafından hava kalitesi

standartları ve hava kalitesinin değerlendirilmesi, “bölgeler” ve “alt bölgeler”

oluşturulması ve tüm bölgelerde iyi hava kalitesinin sağlanması için alınması gerekli

önlemleri kapsayan “Hava Kalitesinin Değerlendirilmesi ve Yönetimi Yönetmeliği”

(2008) yayımlanmıştır. Bu yönetmelik; SO2 , NO2 , NOx, PM10 , Pb, C6, H6, CO,

O3 ile Arsenik, Kadmiyum, Nikel ve Benzo(a)piren için ölçümlerin yapılması, limit

değerler ve değerlendirme metotlarını içermektedir. PM10 için kış döneminde 2014

yılına kadar 300 ve 200 µg/m3 eşikleri baz alınmıştır. 2014 yılı içerisinde ise AB

hava kalite standardı olan 50 µg/m3 değerine ulaşılması hedeflenmektedir.

13

Ortalama

Zaman WMO AB EPA TR*

PM10 1 yıl 20 40 - 40

24 saat 50 50 150 50

PM2.5 1 yıl 10 25** 15 -

24 saat 25 - 35 -

* Ulusal PM10 eşikleri düzenlemesi 2014 yılından sonra uygulamaya alınacaktır. ** AB ülkeleri için PM2.5 değerleri 2015 yılından sonra geçerli olacaktır.

Tablo 2.1. PM10 ve PM2.5 Hava Kalite Standartlarının Karşılaştırması (µg/m3) (Basart, 2012)

14

2.3 MİNERAL TOZ DÖNGÜSÜ

Toz döngüsü küresel ölçekte Dünya sisteminin önemli bir parçası haline

gelmiştir (Tegen vd., 2004). Tozlar, rüzgar erozyonu ile bitki örtüsünün seyrek

olduğu yerlerden diğer bir deyişle kurak bölgelerden türemektedir. Çukurlar

atmosferik çöl tozlarının baskın kaynaklarıdır, çünkü bu bölgeler suların toprak

taşıdığı yerlerdir ve rüzgar erozyonuna oldukça müsaittir (Prospero vd., 2002).

Toz, çapı 0.6 mm’den küçük toprak partikülleri olarak tanımlanabilmektedir.

Uzun mesafeli taşınıma çapı 0.1 mm’den küçük partiküller dahil olmaktadır. Toz

partikülleri şekli, büyüklüğü ve yoğunluğuna bağlı olarak süspansiyon, zıplama ve

sürünme olarak üç şekilde taşınırlar (Şekil 2.2). İnce parçacıklar yüksek seviyelere

kadar (6 - 8 km) taşınabilmektedirler ve binlerce kilometrelere kadar

ilerleyebilmektedirler.

Tozlar, atmosferde egemen rüzgarlar tarafından taşınırlar ve konvektif

süreçlerin yanında dikey hareketler tarafından dikey olarak da nakledilirler.

Atmosferik tozlar, kuru ve yaş çökelme olarak dünya yüzeyine çökelirler (Şekil 2.2).

Kuru çökelmede büyük partiküller küçük partiküllere göre daha hızlı çökelirler. Toz

partikülleri atmosferde su damlacıkları ile birleştikten sonra yağışla birlikte

çökelirler, ki buna yaş çökelme denir.

15

Toz kaynakları olarak bilinen kurak ve yarı kurak bölgeleri ayıran sınırlar kesin

olarak çizilememekle beraber, her iki bölge de kendilerine has bazı özelliklere

sahiptirler. Bu bölgelerde yıllık yağış miktarı yetersizdir. Var olan bu yetersiz

yağışlar da, özellikle sıcaklık ve buna bağlı buharlaşma fazlalığı nedeniyle, büyük

ölçüde kayba uğramaktadır. Bitki örtüsü ise ya yoktur, ya da son derece azdır.

Şekil 2.3 toz kaynaklarının “Total Ozone Mapping Spectrometer” (TOMS)

sensöründen elde edilmiş küresel dağılımını göstermektedir ve temel kaynaklar

kuzey yarımkürede bulunan çöl bölgeleri (Sahra Çölü, Asya’nın güneybatısı ve

Arabistan) üzerinde görülmektedir. Bu bölgelerin dışında da küçük çaplı toz kaynak

bölgeleri bulunmaktadır. Güneyyarım kürede ise toz kaynak alanları hemen hemen

hiç yoktur.

Şekil 2.2. Rüzgar erozyonu modellemesi: taşınım, çökelme, radyasyon etkisi ve çöl tozu bulutları. Atmosferik koşullar, toprak özellikleri, kara yüzeyi karakteristiği ve kullanımı erozyon süreçleri etkileyen elemanlardır (Basart vd. 2012).

16

Orta Asya’da bulunan Taklamakan çölü üzerinde toz üretimi açısından oldukça

geniş bölgeler bulunmaktadır. Orta Avustralya’da Eyre havzasında küçük toz kaynak

bölgeleri mevcuttur. Afrika’da Makgadikgadi havzasında ve Etosha Pan üzerinde iki

önemli bölge bulunmaktadır. Kuzey Amerika’da ise Great havzası üzerinde çok

yüksek Aerosol Index değerli küçük bir bölge bulunmaktadır (Prospero vd., 2002;

Goudie ve Middleton, 2006).

2.3.1 Türkiye’de Mineral Tozları

Türkiye, Akdeniz havzasının kuzeydoğusunda 36°-42° kuzey enlemleri ve 26°-

45° doğu boylamlarında yer almaktadır ve coğrafi bölge olarak Asya’nın

güneybatısında bulunmaktadır. Güneyinde Suriye, Arabistan ve Irak çölleri;

güneybatısında Libya ve Sahra çölleri ile doğusunda İran çölleri bulunmaktadır.

Figure 1.3. The global distribution of TOMS dust sources. This Figure is a composite of selected monthly mean TOMS Aerosol Index (AI) frequency of occurrence distributions for specific regions using those months which best

illustrate the configuration of specific dust sources (extracted from Prospero et al. (2002)).

Şekil 2.3. Toz kaynaklarının küresel dağılımı. Bu şekil TOMS sensöründen elde edilen Aerosol Index (AI) değerlerinin aylık ortalamaları ile oluşturulmuştur (Prospero vd. (2002)).

Doğu Akdeniz aerosol çalı

kurak alanlardan kalkan

büyüme nedeniyle insan kaynaklı

karmaşık hale getirir.

ile birlikte kurak ve yarı kurak alanlardan

aerosol tipi olarak değ

Türkiye’yi etkileyen iki çe

ile lokal toz kaynaklarından

kaynaklarından Doğu Akdeniz

Akdeniz havzası için yapılan çe

çoğunluğunun batı (% 87) ya da güneybatı (% 61) bile

(örneğin Kuzey Afrika’dan

Şekil 2.4.

17

u Akdeniz aerosol çalışmaları açısından kompleks bir sahadır

kalkan çöl tozları (Arabistan, Afrika ve İran çölleri)

büyüme nedeniyle insan kaynaklı (antropojenik) emisyonlar ile birlikte

ık hale getirir. Çöller üzerinde yaygın aerosol tipi olan tozlar

ile birlikte kurak ve yarı kurak alanlardan (bkz Şekil 2.4) yayılan temel troposferik

pi olarak değerlendirilmektedir (Masmoudi vd., 2003).

kileyen iki çeşit toz kaynağı bulunmaktadır: 1. Rüzgar er

al toz kaynaklarından (Türkiye içerisinden) yayılan tozlar

ğu Akdeniz’e girerek ülkemize ulaşan tozlar.

Akdeniz havzası için yapılan çeşitli çalışmalar toz ta

batı (% 87) ya da güneybatı (% 61) bileşenli oldu

in Kuzey Afrika’dan (Dayan vd., 1991)). Toz kaynaklarından Do

Şekil 2.4. Rüzgar erozyonuna duyarlı bölgeler (Ginoux vd., 2001

kompleks bir sahadır. Çünkü

İran çölleri) ekonomik

emisyonlar ile birlikte, incelemeyi

Çöller üzerinde yaygın aerosol tipi olan tozlar, rüzgar erozyonu

yayılan temel troposferik

bulunmaktadır: 1. Rüzgar erozyonu

yayılan tozlar, 2. Uzak toz

toz taşıyan rüzgarların

li olduğunu göstermiştir

Toz kaynaklarından Doğu Akdeniz’e

(Ginoux vd., 2001)

18

taşınan tozlar yılın dönemlerine göre değişkenlik göstermektedir. Örneğin; bahar

döneminde Sahra çölünün kuzeyinden, yaz döneminde Sahra çölünün kuzey-

doğusundan ve güz döneminde Orta Doğu üzerinden taşınan tozlar etkendir (Alpert

vd., 1990; Dayan, 1986; Israelevich vd., 2002, 2003; Kubilay vd., 2000; Pey vd.,

2012). Yaz ve sonbahar dönemlerinde toz taşınımı yüksek seviyelerde (deniz

seviyesinden ~3000 m) gerçekleşirken, alçak seviyelerde kuzeyden gelen şehir ve

endüstriyel aerosoller etkili olmaktadır (Kubilay vd., 2003). Doğu Akdeniz’e taşınan

Sahra tozlarının birincil kaynağı Cezayir, Libya ve batı Mısır’ın kurak bölgeleridir.

2.3.2 Tozların Etkileri

Mineral toz aerosolleri, iklim ve sağlık üzerine önemli etkilere sahiptir (Şekil

2.5). Mineral tozlar atmosfer gazlarından farklı optik özelliğe sahiptirler ve güneş

radyasyonunu yansıtır ve absorbe ederler (Pérez vd., 2006a). Bu yolla Dünya’nın

radyasyon bütçesini ve sıcaklık dengesini etkilerler. Mineral tozları, atmosferik

döngüyü, bulut tohumlama (CCN) ve buz çekirdekleri (IN) oluşturarak da dolaylı

olarak etkilerler (Yin vd., 2002). Bunun yanında tozlar ultraviyole (UV) radyasyonu

değiştirerek fotoliz oranları ve ozon kimyasını da etkilemektedirler (Martet vd.,

2009).

Çöl tozlarının çökelmesi okyanus ve

döngüsünü de etkilemektedirler

okyanuslar için önemli demir kayna

patlamalarına neden olmaktadır.

sağlanmaktadır (Duggen vd.

çöl tozu yıllık olarak okyanus suları

Çeşitli fiziksel ve kimyasal faktörler mineral toz toksisite

(Fubini ve Otero Areàn, 1999).

alanlarında ve çevresinde

(WHO, 2005). Ayrıca yarı

hastalıkları gibi sağlık riskleri ile ba

2006).

Şekil 2.5.

19

öl tozlarının çökelmesi okyanus ve karasal ekosistemler

de etkilemektedirler (Mahowald vd., 2009). Mineral toz aerosolleri

okyanuslar için önemli demir kaynağıdır ve yılın belli dönemlerinde alg

patlamalarına neden olmaktadır. Atmosferik demir bütçesinin %95’i çöl tozlarından

Duggen vd., 2007). Yaklaşık olarak 450 Teragram

çöl tozu yıllık olarak okyanus sularına karışmaktadır (Mahowald vd

itli fiziksel ve kimyasal faktörler mineral toz toksisite

Otero Areàn, 1999). Dahası, tozların sürüklenme, ulaş

alanlarında ve çevresinde canlılar üzerinde çeşitli sağlık sorunları olu

Ayrıca yarı-kurak Sahra bölgelerinde ölümcül menenjit salgın

ğlık riskleri ile bağlantılı olduğu düşünülmektedir

Şekil 2.5. Küresel süreçte mineral toz ve etkileri (Yin vd., 2002)

karasal ekosistemlerin biyokimyasal

Mineral toz aerosolleri

ıdır ve yılın belli dönemlerinde alg

Atmosferik demir bütçesinin %95’i çöl tozlarından

ram (450.1012

gram)

maktadır (Mahowald vd., 2009).

itli fiziksel ve kimyasal faktörler mineral toz toksisitesinden sorumludur

sürüklenme, ulaşım ve birikimi çöl

lık sorunları oluşturmaktadır

de ölümcül menenjit salgın

ülmektedir (Schwarze vd.,

Küresel süreçte mineral toz ve etkileri (Yin vd., 2002)

20

2.3.3 Çöl Tozu Modelleri

Tozun iklim ve çevre üzerine olan etkileri (IPCC, 2007) atmosferik toz

döngüsünü tahmin etmeyi ve anlamayı zorunlu kılmıştır. 1990 yılından bu yana

çeşitli bölgesel ve küresel modeller geliştirilmiştir. İklim çalışmalarına odaklanan

çoğu modelleme çalışmaları, aerosol konsantrasyonu tahmini için önemli bilgiler

sağlamıştır. Bölgesel ölçekli modeller meteorolojiyi ve süreçleri daha iyi temsil

etmekte ve yüksek çözünürlüklü veri seti sağlamaktadırlar.

Toz üretimi mekansal ve zamansal ölçekte son derece değişken, çok karmaşık

bir süreçtir (toprak nem içeriği, yüzey örtüsü ve yüzey atmosferik türbülans türü).

Toz modelleri için toz süreçlerini ve döngüsünü iyi anlamak ve tozun yüzey PM

konsantrasyonlarına etkisini doğru bir biçimde analiz etmek gereklidir. Şekil 2.6’da

görüldüğü gibi toz süreçleri yere ve zamana bağlı olarak beş basamak üzerine

kuruludur. Toz modelleri yüzeydeki toz ve kumun atmosfere karışımını çeşitli

algoritmalar ile tahmin etmektedir. Sonrasında ise model meteorolojik parametrelere

bağlı olarak taşınımın hangi vadede (uzun, orta ya da kısa vadeli) olduğunu ve

taşınımın türünü (kuru veya yaş) belirler. Taşınımın bitiminde ise tozun çökeleceği

yeri ve miktarını tahmin eder. Toz modeli çıktılarının doğrulaması ise uzaktan

algılama teknikleriyle ve ölçüm istasyonlarının verileri ile yapılabilmektedir.

Toz kaynak bölgeleri açısından çok önemli noktalar olan Sahra ve Asya

bölgelerinde toz döngüsünü anlamak için küresel toz modellerinin yanında çeşitli

bölgesel modeller geliştirilmiştir. Küresel modellere göre bölgesel modeller bir dizi

avantajlar sağlamaktadır. Bu ise bölgesel modelleri daha cazip kılmaktadır.

modeller bireysel toz sal

uygundurlar.

Şekil 2.6’da gösterildi

yoluyla ayrılırlar. Kuru çökelme yüzeye yakın meteorolojik durumlar, mineral

tozların kimyasal özellikleri ve yüzey

hızını hesaplamak için

önerilmiştir. Büyük parçacıkların uzun

bilgileri kullanarak modellenemezler

işlemler yaptırılması gerekmektedir.

tahmini için çeşitli modeller geli

(Westphal vd., 2009)

(Morcrette vd., 2009)

2001; Pérez vd., 2006a, b; Basart vd

Kallos vd., 1997; Nickovic

Şekil 2.6. Yere ve zamana bağlı olarak toz süreçleri (Basart vd

21

lamaktadır. Bu ise bölgesel modelleri daha cazip kılmaktadır.

bireysel toz salınımlarının simülasyonları ve temsili

gösterildiği gibi, mineral tozlar atmosferden kuru ve ıslak çökelme

yoluyla ayrılırlar. Kuru çökelme yüzeye yakın meteorolojik durumlar, mineral

kimyasal özellikleri ve yüzey özelliklerine bağlıdırlar. P

hesaplamak için yaygın olarak kullanılan model, Slinn (1982) tarafından

Büyük parçacıkların uzun mesafelere taşınımı kuru

modellenemezler (Grini ve Zender, 2004). Bunun için modele ek

ası gerekmektedir. Yıllar süren araştırmalar sonucunda toz ta

itli modeller geliştirilmiştir. Navy Aerosol Analizi ve Tahmin

., 2009) ve Orta Vadeli Hava Tahmin Merkezi A

2009) küresel modellerinin yanında, BSC-DREAM8b (Nickovic vd.,

2001; Pérez vd., 2006a, b; Basart vd., 2012), SKIRON (Nickovic

., 1997; Nickovic vd., 1997), CHIMERE-DUST (Menut, 2008; Schmechtig

Yere ve zamana bağlı olarak toz süreçleri (Basart vd., 2012)

lamaktadır. Bu ise bölgesel modelleri daha cazip kılmaktadır. Bölgesel

ve temsili için oldukça

i gibi, mineral tozlar atmosferden kuru ve ıslak çökelme

yoluyla ayrılırlar. Kuru çökelme yüzeye yakın meteorolojik durumlar, mineral

Partiküllerin birikim

Slinn (1982) tarafından

kuru çökelme süreçleri

Bunun için modele ek

tırmalar sonucunda toz taşınımı

Navy Aerosol Analizi ve Tahmin Sistemi

rta Vadeli Hava Tahmin Merkezi Aerosol Tahmini

DREAM8b (Nickovic vd.,

., 2012), SKIRON (Nickovic ve Dobricic, 1996;

T (Menut, 2008; Schmechtig

., 2012)

22

vd., 2011), MOCAGE (Martet ve Peuch, 2009), Çin Birleşik Atmosfer Kimyası Toz

Modeli (Zhou vd., 2008) ve NMMB/BSCDust (Pérez vd., 2011) gibi çeşitli bölgesel

modeller de bulunmaktadır.

Her bir model toz döngüsünü ve tozun iklim sistemindeki yerini anlamak için

ayrı ayrı öneme sahiptir. Bu yüzden, bu modellerin değerlendirilmesinin yapılması

toz emisyonunun ve taşınımının temsili açısından önemlidir (Todd vd., 2008). Bu

değerlendirmenin yapılabilmesi için aerosol özelliklerinin yerden ve uzaydan ölçümü

kullanılmaktadır. Tüm bu uzaktan algılama ölçümleri yalnızca atmosferik sütuna

değil, tüm aerosol bileşenleri temsili için de son derece iyi entegre edilmiştir (Pérez

vd., 2006b).

23

3. METODOLOJİ

Bu bölümde, metodoloji ve çalışmada kullanılan gözlemlerin ve modelin

detayları hakkında bilgi verilmiştir. Çalışmada, yere dayalı gözlemler, uydu

gözlemleri ve BSC-DREAM8b toz taşınım tahmin modeli kullanılmıştır.

3.1 ÇÖL TOZU GÖZLEMLERİ

3.1.1 Yere Dayalı Gözlemler

Aerosoller zamana bağlı olarak difüzyon, koagülasyon ve nemlenme gibi

süreçleri nedeniyle değişkenlik gösterirler. Çeşitli kaynaklarla ve lokal adveksiyonlar

ile birleşen bu süreçler, iklimi, çevreyi ve toplum sağlığını etkileyen dinamik

atmosferin bileşenlerini oluştururlar (IPCC, 2007).

Yere dayalı aerosol gözlemleri, küresel bir veri kaynağı değildirler, fakat güneş

radyasyonunun açısal ve spektral ölçümleri ile aerosol optik derinliği (AOD)

hakkında kesintisiz olarak çok detaylı bilgi verirler. Yere dayalı PM10

konsantrasyonu verilerinin ölçümünü sağlayan hava kalite istasyonları da aynı

şekilde sürekli ölçüm sağlamaktadırlar. Bu istasyonlar küresel ve bölgesel olarak

kirleticilerle ilgili önemli veriler sağlamaktadırlar.

3.1.1.1 Hava Kalite İstasyonları

T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı tarafından yönetilen hava kalite gözlem

ağları 81’i şehir merkezinde olmak üzere 122 adet istasyonu kapsamaktadır. Bu

istasyonların konumları, harita üzerinde

kalite parametreleri

sıcaklık, rüzgar yönü ve

Ölçüm yapan bu istasyon sayılarının 2014 yılında 209 istasyona ula

planlanmaktadır.

3.1.1.2

AERONET (AErosol RObotic NETwork

yayılmış aerosol ölçüm a

otomatik güneş ve gökyüzü

(özellikle 0.34, 0.38, 0.44, 0.50, 0.67, 0.87, 0.94, and 1.02 µm

(Şekil 3.2). Sadece gündüz veri sa

radyasyonunun ölçümüne dayanmaktadırlar.

Şekil 3.1 Türkiye’de Hava Kalite İstasyonları (kaynak: Çevre ve Şehircilik Bakanlığı)

24

rın konumları, harita üzerinde Şekil 3.1 de gösterilmiş

kalite parametreleri PM10, CO, SO2, NO, NO2, NOX, O3 olup bunların yanında

sıcaklık, rüzgar yönü ve şiddeti gibi meteorolojik parametreler de ölçülmektedir.

Ölçüm yapan bu istasyon sayılarının 2014 yılında 209 istasyona ula

AERONET İstasyonları

(AErosol RObotic NETwork, Holben vd., 1998)

aerosol ölçüm ağı olup, NASA tarafından kurulmuştur.

ve gökyüzü tarama radyometresidir ve çeşitli dalga boylarında

0.34, 0.38, 0.44, 0.50, 0.67, 0.87, 0.94, and 1.02 µm)

Sadece gündüz veri sağlamaktadırlar, çünkü direkt veya saçılan güne

radyasyonunun ölçümüne dayanmaktadırlar. Her bant yaklaş

Türkiye’de Hava Kalite İstasyonları (kaynak: Çevre ve Şehircilik Bakanlığı)

.1 de gösterilmiştir. Ölçülen hava

olup bunların yanında

iddeti gibi meteorolojik parametreler de ölçülmektedir.

Ölçüm yapan bu istasyon sayılarının 2014 yılında 209 istasyona ulaşması

., 1998) küresel olarak

NASA tarafından kurulmuştur. Bu enstrüman,

şitli dalga boylarında

ölçüm yapmaktadır

lamaktadırlar, çünkü direkt veya saçılan güneş

Her bant yaklaşık 0.010 mikron

Türkiye’de Hava Kalite İstasyonları (kaynak: Çevre ve Şehircilik Bakanlığı)

25

genişliğe sahiptir. Aerosol optik derinliği ölçümleri güneş ölçümleri ile

yapılabilmektedir. Bunun yanında ölçüm yeri sütununda aerosol boyutu dağılımları,

albedo kırılma indeksi gibi diğer aerosol optik özellikleri de sağlanmaktadır (Holben

vd., 1998). İstasyon ağı, sürekli olarak uzun vadeli ve kolay erişilebilir bir aerosol

optik özelliği veritabanı sağlar. Bu veriler bilimsel aerosol çalışmaları için

kullanılabilir yüksek kalitede bilgiler sağlarlar.

Aerosol optik derinliği (AOD), AERONET istasyonunda λ dalga boyunda

ölçülen standart bir parametredir (Holben vd., 1998). AOD spektral bağımlılığı

özellikle saçılma miktarı ile açıklanır ve klasik Angström denklemi ile ifade

edilebilir (AOD(λ) ~ λ-AE) (Angström, 1929). Angström katsayısı (AE) baskın

büyüklükteki atmosferik parçacıklarının güneş spektrumunda iyi bir göstergesidir.

Şekil 3.2 2013 yılı itibari ile AERONET istasyonları (Kaynak: NASA)

26

Deniz aerosollerinin baskın olduğu (AOD<0.15) temiz atmosferin tersine, yüksek

AOD değeri biyokütle yakıtı, toz kütlesi veya şehir kirliliğinden kaynaklanan bulanık

atmosferi ifade eder (Dubovik vd., 2002). AE katsayısındaki dalgalanmalar ise,

aerosol boyut dağılımı varyasyonlarını yansıtmaktadır. AE katsayısının maksimum

değeri (4 ‘e eşit) moleküler sönme’yi gösterir. Sıfıra yakın değeri ise (AOD dalga

boyu bağlılığı olmayan) büyük çaplı aerosolleri (çöl tozu) ifade ederken, AE’nin

1.5’den büyük değeri küçük çaplı aerosolleri (sis ve şehir aerosolleri) ifade eder.

Bu çalışmada, kalite kontrolü yapılmış (Seviye 1.5) 440-870 nm dalga boyu

aralığındaki direkt güneş verileri kullanılmıştır ve aerosol optik derinliği ölçümleri

model çıktısı verileri ile kıyaslanmıştır.

3.1.2 Uydu Gözlemleri

Uydu aerosol ürünleri genellikle toz kaynak alanları ve tipik toz taşınım

paternlerinin tespiti için kullanılmaktadır. Tozun etkilerini doğru tahmin etmek için

taşınım yüksekliklerinin ve paternlerinin belirlenmesi gereklidir. Ozon İzleme Aracı

(OMI), Orta Çözünürlüklü Spektro-radiometre Görüntüleme (MODIS) ve Meteosat

(MSG) gibi çok çeşitli uydular tarafından ölçülebilir ve toz aerosollerinin

görüntülenmesi yapılabilir. Bu gözlemler tozun yatay dağıtımı ve taşınımı hakkında

yararlı bilgiler sağlayabilir (Wang vd., 2012). Yere dayalı gözlemlerin yanında,

modellenen toz AOD çıktıları uydu görüntüleri ile de karşılaştırılmıştır.

27

3.1.2.1 Ozon Görüntüleme Aracı (OMI)

OMI uydusu TOMS uydusunun devamıdır. Duman, toz, ve sülfat gibi türleri

ayırmakla birlikte toplam ozon, ozon kimyası, aerosol ve iklim ile ilgili diğer

atmosferik parametreleri de ölçmektedir.

OMI Aerosol Indeks (AI) ürünü, ultraviyole (UV) radyasyonunun atmosferdeki

aerosollerden ne kadarının yansıtıldığının bir ölçümüdür. Bu algoritma, aerosol

partikülünden saçılan UV radyasyonun yoğunluğuna dayanmaktadır. AI ürünü,

absorblanan ve yansıtılan aerosolleri ayırt edebilmektedir. UV radyasyonunun sis ve

çöl tozu tarafından absorblamasının ölçüm bilgilerini sağlamaktadır. AI pozitif

değerleri UV absorblayan aerosollerle alakalıdır ve bunlar temelde mineral toz,

duman ve volkanik aerosollerdir. Negatif değerler ise absorblamanın olmadığı

(sülfat, deniz tuzu partikülleri) hem doğal hem de antropojenik kaynakları temsil

etmektedir.

3.1.2.2 Orta Çözünürlüklü Görüntüleme Spektroradyometresi (The

Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)

MODIS, 1999 yılında NASA tarafından fırlatılmış, yer küreye göre sabit

yörüngesi olan bir sistemdir. MODIS üzerine Terra uydusu üzerine yerleştirilmiştir.

2012 yılına ise Aqua uydusu yerleştirilmiştir. Bu sistem, 36 farklı bant bölgesinde

0,4 -14,4 mikron dalga boyunda çalışmaktadır ve farklı seçicilikte (2 bantta, 250m, 5

bantta, 500m seçicilik) özelliklere sahiptir. Dünya üzerinden geçişleri ile tüm

dünyayı görüntülerler. Onboard Terra’da MODIS dünyayı sabah görürken (Şekil

28

3.3), Aqua MODIS yörüngesi dünyayı öğleden sonra görmektedir. Yeryüzü üzerinde

büyük ölçekli küresel dinamik hareketlerin ölçümlerini (bulut kapalılığı, radyasyon

bütçesi, aşağı atmosferde okyanus ve kara yüzeylerinde oluşan süreçleri) verecek

şekilde tasarlanmıştır. Uydu panelinde yer alan üç kalibratör (solar difüz ve

kararsızlık monitörü, spektral radyometrik kalibrasyon sistemi, siyah cisim) uçuş

sırasında kalibrasyon olanağı sağlar.

MODIS aerosol algoritması, iki bağımsız algoritmadan (biri kara üzeri, diğeri

okyanüs üzeri) oluşmaktadır. Ancak, kara üzerinde algoritması sadece zemin

yansımasında (koyu bitki örtüsü üzerinde) kullanılmak üzere geliştirilmiştir.

MODIS aerosol ürünleri sadece bulutsuz bölgeler için oluşturulmuştur (Levy

vd., 2010). Bu çalışmada, günlük “AOD/MODIS-Terra Collection 5.1” ve “Aqua-

MODIS gerçek renk” ürünleri kullanılmıştır.

Şekil 3.3. 24 Mart 2013 tarihine ait MODIS-Terra geçişi (http://rapidfire.sci.gsfc.nasa.gov).

29

3.1.2.3 İkinci Nesil Meteorolojik Uyduları (MSG)

Meteosat 2 (MSG) uydusunun kurulumu 28 Ağustos 2012 tarihinde

gerçekleşmiştir ve bu sayede gerçek zamanlı model değerlendirmesi için önemli bir

fırsat elde edilmiştir. Çünkü uydu, yörüngenin özel avantajlarını ve geometrik,

radyometrik ve yüksek çözünürlüklü radyometre spektroskopik özelliklerini

birleştirmektedir. MSG uydusu Avrupa Uzay Ajansı ile Avrupa Organizasyonunun

ortak bir çalışmasıdır. Daha detaylı tasarımı ve daha yüksek performansı ile ilk nesil

METEOSAT hava yerdurağan uydu serisinin başarısını takip eder.

MSG uydusu iklim ve araştırma için önemli verilerin sağlanmasına ek olarak,

kullanıcı ihtiyaçlarına yanıt olarak tasarlanmıştır. Daha çok kısa vadeli tahmin ve

sayısal hava tahmini için oluşturulmuştur. Uydu tam disk görüntüsü (Avrupa, Afrika

ve Orta Doğu’nun tümünü içeren alanda) hızlı gelişen olayların izlenmesini

sağlamaktadır ve yüksek çözünürlüklü görünür kanalda 3 km’den 1 km’ye kadar

uzaysal çözünürlüğü bulunmaktadır. Uydu her 15 dakikada bir ürün sağlamaktadır.

Şiddetli yağmur, sis ve yıkıcı fırtınalara yol açabilen yoğun hava olaylarının

gözleminde ve tahmininde hava tahmincilere yardımcı olur.

EUMETSAT MSG toz ürünü görünür ve kızılötesi görüntüleyici (SEVIRI)

kanalına dayalı Kırmızı-Yeşil-Mavi (Red-Green-Blue, RGB) kanallarından elde

edilen ürünlerin kompozitidir. Bu hem gündüz hem de gece boyunca çöller üzerinde

toz fırtınaları evrimini izlemek için tasarlanmıştır.

RGB birleşimi

farkını göstermektedir. Ayrıca, gündüz boyunca sıcak çöl yüzeyleri ve so

bulutu arasındaki sıcaklık farkını vermektedir

kullanılarak oluşturulmaktadır: IR12.0

IR10.8 (mavi).

Toz kümesi bu RGB birle

görünür. Kuru toprak yüzeyleri açık maviden (gündüz) açık ye

tonlarında görünür. Kalın yüksek seviye bulutları kırmızı

yüksek seviye bulutları i

3.4 ‘de görüldüğü gib

gözlemlenebilmektedir.

Şekil 3.4. 18 Nisan 2012 tarihi ve 00 UTC ‘ye ait MSG/RGB toz ürünü (kaynak: EUMETSAT

30

şimi, tozun yayılımı ve çöl yüzeyleri arasındaki

göstermektedir. Ayrıca, gündüz boyunca sıcak çöl yüzeyleri ve so

rasındaki sıcaklık farkını vermektedir. RGB birleşimi şu MSG IR kanalları

şturulmaktadır: IR12.0-IR10.8 (kırmızı), IR10.8

bu RGB birleşiminde pembe ve morumsu kırmızı renk olarak

Kuru toprak yüzeyleri açık maviden (gündüz) açık yeşile (gece) do

Kalın yüksek seviye bulutları kırmızı-kahve tonlarında ve ince

yüksek seviye bulutları ise çok koyu renkli (neredeyse siyah) olarak görünürler.

ğü gibi RGB ürününde toz olaylar taşınımı ve

mektedir.

18 Nisan 2012 tarihi ve 00 UTC ‘ye ait MSG/RGB toz ürünü (kaynak: EUMETSAT

yayılımı ve çöl yüzeyleri arasındaki kızılötesi (IR)

göstermektedir. Ayrıca, gündüz boyunca sıcak çöl yüzeyleri ve soğuk toz

şu MSG IR kanalları

(kırmızı), IR10.8-IR8.7 (yeşil) ve

iminde pembe ve morumsu kırmızı renk olarak

şile (gece) doğru renk

kahve tonlarında ve ince

iyah) olarak görünürler. Şekil

ınımı ve yayılımı çok iyi

18 Nisan 2012 tarihi ve 00 UTC ‘ye ait MSG/RGB toz ürünü (kaynak: EUMETSAT).

31

3.2 BSC-DREAM8b MODELİ

Toz Bölgesel Atmosferik Modeli (DREAM; Nickovic vd., 2001) aşınmış çöl

bölgelerinde tozların atmosferik yaşam döngüsünü tahmin etmektedir ve Eta/NCEP

(Çevre Tahmini Ulusal Merkezi) modelinin bir bileşeni olarak geliştirilmiştir. Model

Euler tipi kısmi diferansiyel denklemini çözer ve tabanında Eta/NCEP atmosferik

modelini çalıştırır. Barselona Süperbilgisayar Merkezi Yerbilimleri Departmanı

modelin geliştirilmiş versiyonu olan BSC-DREAM8b v2.0 ‘yi (Pérez vd., 2006a,b;

Basart vd., 2012) operasyonel olarak çalıştırmaktadır. Aynı zamanda Meteoroloji

Genel Müdürlüğü’nde başlangıç ve sınır koşulları Türkiye’ye uyarlı halde olan

TSMS/BSC-DREAM8b toz modeli operasyonel çalıştırılmaktadır.

DREAM (Nickovic vd. 2001) modelinin temel özellikleri şunlardır:

• Viskoz alt katmanı (Janjic, 1994) dahil edilmiş toz üretim şeması (Shao vd.

1993).

• Toz üretiminde toprak ıslaklık etkileri (Fécan vd. 1999).

• Kuru çökelme (Giorgi, 1986) ve bulut altı birikimi.

• Eta/NCEP modelinde tanımlanan diğer sayısallar gibi yatay ve dikey

adveksiyon, türbülans ve yan difüzyon (Janjic, 1994).

BSC-DREAM8b (Pérez vd. 2006a, b)’e eklenen ve v1.0 olarak adlandırılan

modeldeki gelişmeler şunlardır:

32

• 0.1 ve 10 µm aralığında 0.1-10 µm tane büyüklüğü aralığında 8 sınıf

belirlenmiştir (0.15, 0.25, 0.45, 0.78, 1.3, 2.2, 3.8, ve 7.1 µm) (Tegen ve

Lacis, 1996).

• Toz-radyasyon etkileşimi hesaba katılmıştır. Tozlar yüzeyde ve atmosferin

üst seviyesinde radyasyon akısını ve sıcaklık profilini etkiler (Perez vd.,

2006b).

• Çöl tozu kaynaklarını etkileyen grid noktaları, 1-km çözünürlüklü USGS ‘ye

ait kurak ve yarı kurak alanlar veri seti ve 4 km çözünürlüklü FAO ‘ya ait

küresel bitki örtüsü verileri (Şekil 3.5a) kullanılarak tanımlanmıştır.

Modelin son gelişmiş hali olan BSC-DREAM8b v2.0 modeli’nde (Basart vd., 2012)

tanımlananlar ise şunlardır:

• Modelleme çalışmaları “tercihli” olarak tanımlanan toz kaynaklarının toz

yüklemedeki gerçekliği ve başarı oranını artırdığını göstermektedir. İsteğe

bağlı kaynak alanları topoğrafik yaklaşıma bağlı ve G fonksiyonuna (Şekil

3.5b) dayalı olarak modelin emisyon şemasına eklenmiştir. Ginoux vd.

(2001) tarafından tanımlanan modeldeki G katsayısı şöyledir:

ve bu formül zi yüksekliğindeki i gridindeki birikmiş alüvyon sedimentinin

olasılığı olarak tanımlanabilir. zmax ve zmin 10º x10º topoğrafyada maksimum

ve minimum yüksekliği göstermektedir.

• Kuru ve ıslak çökelme

güncellenmiştir. Yeni kuru çökelme

dayanmaktadır ve

katmaktadır.

3.2.1 Model Test Çalı

Bu çalışmada, Kuzey Afrika, Ortado

simülasyonu (8°-58°K and 10°

tartışılmıştır. Model çalı

Şekil 3.5. Panel a, skala ile gösterilmiş Ginoux vdBasart vd. (2012) da belirtilen toz emisyonu kaynakları: Morocco, (5) CezayirRub’ Al Khali Çölü.

33

Kuru ve ıslak çökelme şemaları toz taşınımını daha iyi temsil amac

güncellenmiştir. Yeni kuru çökelme şeması Zhang vd

dayanmaktadır ve Brown difüzyonunu, duraksamayı ve impaksiyon

Model Test Çalışmaları

ada, Kuzey Afrika, Ortadoğu ve Güney Avrupa üzerinde model

58°K and 10°-70°D, bkz. Şekil 3.6) değ

tır. Model çalışması birinci örnek çalışma için 10-21 Nisan 2012 tarihlerini

Olson Dünya Ekosistem ve 1-km USGS kara kullanım haritası (a). Panel b, gri skala ile gösterilmiş Ginoux vd. (2001) ‘un kaynak alanlarının bölgesel dağılımı. Kırmızı daireler Basart vd. (2012) da belirtilen toz emisyonu kaynakları: (1) Bodélé , (2) Mali, (3)

Cezayir-Adrar, (6) Kuzey Cezayir ve Tunus, (7) Libya Çölü, (8) An.

ınımını daha iyi temsil amacıyla

Zhang vd. (2001) ‘e

ve impaksiyonu hesaba

üney Avrupa üzerinde model

) değerlendirilmiş ve

21 Nisan 2012 tarihlerini

kara kullanım haritası (a). Panel b, gri ‘un kaynak alanlarının bölgesel dağılımı. Kırmızı daireler

, (2) Mali, (3) Moritanya, (4) Batı (8) An-Nafud Çölü ve (9)

34

kapsayan 11 günlük zaman aralığını, ikinci örnek çalışma için 28 Mart-11 Nisan

2013 tarihlerini kapsayan 13 günlük zaman aralığını içermektedir. Toz

konsantrasyonu başlangıç durumu bir önceki model çalışmasının 24 saatlik tahmini

ile tanımlanmıştır. Sadece başlangıçta model konsantrasyonu sıfıra ayarlanmıştır ki

bu da “soğuk başlama” olarak adlandırılmaktadır. Yani soğuk başlama ilk çalışma

için 10 Nisan 2012’ye, ikinci çalışma için 28 Mart 2013’e ayarlanmıştır. 00:00 UTC

‘de başlayan 6 saat aralıklı Çevre Tahmini Ulusal Merkezi Tahminleri (NCEP) 0.5° x

0.5° çözünürlükte başlangıç ve sınır koşulu olarak kullanılmıştır. Model yatay

çözünürlüğü ise 1/3° ye, dikey çözünürlüğü ise 24 ETA-Seviyesi olarak adlandırılan

ve yaklaşık olarak 15 km ‘ye denk gelen bir çözünürlüğe ayarlanmıştır.

NCEP’den çekilen gridli girdi verileri jeopotansiyel yükseklik, sıcaklık, rüzgar

ve nemlilik verilerini içermektedir. Bu verileri kullanan model ileriye yönelik yüzey

konsantrasyonu, toz optik derinliği, toz yükleme, kuru ve yaş çökelme çıktılarını

sağlamaktadır.

Şekil 3.6. Model çalışma alanı (domain).

35

Türkiye’deki çöl tozlarını ayrıntılı olarak incelemek amacıyla, model çalışması

farklı toz kaynakları belirlenerek değerlendirilmiştir (BSC-DREAM8b modelinin

versiyon 1 ve versiyon 2 ‘si ile). Burada bazı test çalışmaları yapılarak Türkiye’deki

toz kaynakları önce hariç tutulmuştur, sonrasında ise dahil edilmiştir (Tablo 3.1).

Bunun amacı, modelin iki versiyonunun Türkiye üzerindeki davranışını görmek,

lokal toz kaynaklarının Türkiye’ye katkılarını değerlendirmek ve Türkiye için uygun

versiyonu belirlemektir.

Kısa adı Model versiyonu Toz kaynak sınırlaması

İsteğe bağlı kaynak alanları

v1_35 Versiyon1.0 8º < enlem < 35 °K Yok

v1_42 Versiyon1.0 8º < enlem < 42 °K

v2_35 Versiyon2.0 8º < enlem < 35 °K Var (G01)

v2_42 Versiyon2.0 8º < enlem < 42 °K

Tablo 3.1. BSC-DREAM8b modelinin iki farklı versiyonunda kullanılan model versiyonu, alt alanı, toz kaynak sınırlaması, isteğe bağlı toz kaynakları alanları. Alttaki kod G01: Ginoux vd. (2001) referansını göstermektedir.

4. BULGULAR

Örnek olaylar olarak, Türkiye

belirlenmiş ve analiz edilmi

incelenen her iki örnek çalı

hava kütlelerinin Doğ

özellikle ilkbahar dönemleridir

salınımları maksimum düzeydedir

yaşanan kum ve toz fırtına sayılarının

çalışmada, ilkbahar mevsiminde ya

göre daha fazla olduğu görülmü

ve sonbahar mevsimleri takip etmi

4.1 18 Nisan 2012 Toz

Çalışmada, yere dayalı ve uydu gözlemleri ile toz salınımının açıkca gözlendi

Şekil 4.1. Doğu Akdeniz Havzasında m

36

BULGULAR

olarak, Türkiye’de yoğun toz taşınımının gözlemlendi

ve analiz edilmiştir. Burada dikkat çeken önemli bir olay,

incelenen her iki örnek çalışmanın da ilkbahar ayında olmasıdır

hava kütlelerinin Doğu Akdeniz üzerinde en etkin olduğu dönemler sonbahar ve

dönemleridir, çünkü bu dönemlerde bu bölgeye ta

salınımları maksimum düzeydedir (Basart, 2012). Yine, Doğu Akdeniz Havzasında

anan kum ve toz fırtına sayılarının mevsimlik dağılımı üzerinde yapılan

, ilkbahar mevsiminde yaşanan toz olaylarının sayısının di

göre daha fazla olduğu görülmüştür (Şekil 4.1). İlkbahar mevsimini sırasıyla, yaz, kı

ar mevsimleri takip etmiştir (Dündar, Oğuz ve Güllü, 2013)

Nisan 2012 Toz Taşınımı Olayı

mada, yere dayalı ve uydu gözlemleri ile toz salınımının açıkca gözlendi

Doğu Akdeniz Havzasında mevsimlik ortalama kum ve toz fırtınaları (olaylarının yıllık değişimleri (Dündar vd., 2013)

ınımının gözlemlendiği olaylar

Burada dikkat çeken önemli bir olay, gerçekleşen ve

ayında olmasıdır. Afrika’dan gelen

u dönemler sonbahar ve

bu bölgeye taşınan toz

ğu Akdeniz Havzasında

ılımı üzerinde yapılan bir

anan toz olaylarının sayısının diğer mevsimlere

lkbahar mevsimini sırasıyla, yaz, kış

uz ve Güllü, 2013).

mada, yere dayalı ve uydu gözlemleri ile toz salınımının açıkca gözlendiği

kum ve toz fırtınaları (SDS)

Nisan 2012 ayına odaklanılmı

Türkiye’de çoğu hava kalite istasyonlarındaki PM10 konsantrasyonu de

yapmasına sebep olmu

427 µg/m3, Konya’da

µg/m3 olarak ölçülmü

hava kalite PM10 standartlarının

Şekil 4.2. 18 Nisan 2012 tarihinde ölçülen saatlik ve günlük ortalama PM10 konsantrasyonu değerleri (Beyaz yuvarlak kutularda yazan sayılar bulunduğu ildeki ortalama konsantrasyonu göstermektedir).

37

Nisan 2012 ayına odaklanılmıştır. Yoğun toz taşınımı, 18 Nisan 2012 tarihinde

u hava kalite istasyonlarındaki PM10 konsantrasyonu de

sebep olmuştur. (Şekil 4.2). Günlük ortalama PM10 değ

da 217 µg/m3, Burdur’da 164 µg/m3 ve Kastamonu

ölçülmüştür ki bu değerler Dünya Sağlık Örgütü ve Avrupa Birli

hava kalite PM10 standartlarının (50 µg/m3) oldukça üzerinde değerlerdir.

18 Nisan 2012 tarihinde ölçülen saatlik ve günlük ortalama PM10 konsantrasyonu değerleri (Beyaz yuvarlak kutularda yazan sayılar bulunduğu ildeki ortalama konsantrasyonu göstermektedir).

ınımı, 18 Nisan 2012 tarihinde

u hava kalite istasyonlarındaki PM10 konsantrasyonu değerlerinin pik

). Günlük ortalama PM10 değerleri; Ankara’da

g/m3 ve Kastamonu’da 140

lık Örgütü ve Avrupa Birliği

oldukça üzerinde değerlerdir.

18 Nisan 2012 tarihinde ölçülen saatlik ve günlük ortalama PM10 konsantrasyonu değerleri (Beyaz yuvarlak kutularda yazan sayılar bulunduğu ildeki ortalama konsantrasyonu göstermektedir).

38

Uydu gözlemleri ile görselleştirilen aerosol ürünleri; bize aerosol yoğunluğu

hakkında genel fikir vermekle birlikte, aerosollerin dağılımları hakkında da bilgi

sağlarlar. Şekil 4.3, 16-19 Nisan tarihlerindeki günlük OMI Aerosol Indeks (AI)

değerlerini göstermektedir. Toz taşınımı Cezayir ve Libya üzerinden Türkiye’nin batı

ve orta bölgelerine 17 Nisan 2012 (AI~2.5) tarihinde ulaşmıştır ve sonraki gün

doğuya doğru ilerlemiştir. 18 Nisan tarihinde, OMI uydusu İç Anadolu bölgesinde

yüksek AI değeri (AI~2.5) göstermektedir.

18 Nisan tarihinde İzmir’i etkileyen hava kütleleri Tunus’dan ve Erzincan’ı

etkileyen hava kütleleri Libya, Cezayir ve Tunus üzerinden iken; Ankarayı etkileyen

Şekil 4.3. OMI Ultraviyole Aerosol Indeks (UV AI) ürünleri (a) Nisan 16, 2012 , (b) Nisan 17, 2012 , (c) Nisan 18, 2012 , (d) Nisan 19, 2012

39

hava kütlesi lokal (10 ve 500 m. yüksekliklerinde 30 saat öncesine kadar) ve Cezayir

kaynaklıdır (Şekil 4.4). 18 Nisan öğle saatlerinde başlayan aerosol artışı güneybatılı

ve aynı zamanda lokal (Türkiye içerisinden) aerosol içeriklidir.

Bazı şehirlerde gözlemlenen aerosollerin orjinlerini tespit etmek amacıyla

Ulusal Deniz ve Atmosfer Yönetimi (NOAA) tarafından geliştirilen HYSPLIT

modeli kullanılarak 18 Nisan 2012 tarihi itibari ile 3 farklı seviyede 3 günlük geri

yörünge incelenmiştir. Çalışma alanını etkileyen hava kütlelerinin daha iyi temsil

edilmesi için zaman olarak ise 12UTC zamanı seçilmiştir.

Şekil 4.4. NOAA-HYSPLIT modeli ile 18 Nisan 2012 tarihi 12 UTC de Izmir, Ankara ve Erzincan şehirlerinde biten hava kütlesi geri yörüngesi.

40

NOAA tarafından üretilen NCEP/NCAR analiz verileri kullanılarak Türkiye’de

toz taşınımının gözlemlendiği gün boyunca meteorolojik koşullar incelenmiştir

(Şekil 4.5). Sahra siklonları genellikle yukarı atmosferde yoğun kuzey-güney odaklı

olukların oluşumu ile başlar ve olası etkisi özellikle ilkbahar ayında gözlemlenen

sıcaklık gradyanları ile artan soğuk hava adveksiyonu ile ilişkilidir (Barkan vd.,

2005).

17 Nisan 2012 tarihinde 12:00 UTC’de rüzgar bilgilerine baktığımızda; Ege

denizi üzerinde 9 m/s’yi geçen (Şekil 4.5a) güneyli rüzgarlar bulunmaktadır.

İtalya’nın güneyinde bulunan 1000 hPa’lık (Şekil 4.5b) alçak basınç merkezi siklonik

dönüş yaparak Türkiye’nin batısına doğru uzanan rüzgarlara neden olmaktadır. 500

hPa haritasında (Şekil 4.5b) 560 dam’lık kontur Türkiye’nin batısında Yunanistan

üzerinde uzanmaktadır. 850 hPa’da (Şekil 4.5c) İtalya merkezli 140 dam’lık alçak

merkez, 700 hPa’da (Şekil 4.5d) yine Hırvatistan merkezli 292 dam’lık alçak merkez

bulunmaktadır.

18 Nisan 2012 tarihinde 12:00 UTC’de 990 hPa değerli alçak basınç

merkezleri Türkiye’nin kuzeybatısına ve Karadeniz’in batısına yerleşmiştir (Şekil

4.5f). 850 hPa haritasında (Şekil 4.5g) Kuzey Ege Denizi ve Bulgaristan üzerinde

128 dam’lık alçak merkez, 700 hPa haritasında (Şekil 4.5h) yine Kuzey Ege Denizi

ve Bulgaristan üzerinde 284 dam’lık alçak merkez bulunmaktadır. Yine bu tarihte

12:00 UTC’de rüzgar bilgilerine göre; Türkiye’nin iç bölgelerinde hızı 25 m/s ‘ye

varan rüzgarlar gözlemlendi. Türkiye’nin iç bölgelerinde güneybatılı ve ortalama

rüzgar hızı 8 m/s olan meteorolojik hadiseler yaşandı ki bu olaylar aynı zamanda

lokal toz kaynaklarından toz yüklenmesi için uygun şartlar idi (Şekil 4.5e).

41

Şekil 4.5. 17 Nisan (sol sütun) ve 18 Nisan (sağ sütun) tarihlerine ait 12 UTC’deki rüzgar şiddeti, 500hPa, 850hPa ve 700hPa haritaları

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

42

18 Nisan 2012 tarihi 00 UTC’de Türkiye’nin batısında bir alçak basınç sistemi

görünmektedir. Bu sistemin ilerleyen saatlerde siklonik olarak dönüşüyle birlikte,

Akdeniz’den Türkiye’ye hava akımlarını getirdiği görülmektedir (Şekil 4.6).18 UTC

itibari ile de bu alçak basınç sisteminin Karadeniz üzerinde olduğu görülmektedir.

Meteorolojik koşulların analizinden sonra, çöl tozu kaynaklarının Türkiye’ye

taşınımının incelenmesi amacı ile BSC-DREAM8b modeli çalıştırılıp, çıktıları

incelenmiş ve yere dayalı ve uydu aerosol ürünleri ile karşılaştırılıp detaylı olarak

Şekil 4.6. 18 Nisan 2012 tarihi 00, 06, 12 ve 18 UTC’ye ait yer kartları

43

yorumlanmıştır. Modelin Kuzey Afrika ve Türkiye’deki tahmin kapasitesi farklı test

çalışmaları ile tartışılmıştır.

17 Nisan tarihinde Sahra çölünde (Libya üzerinde) yoğun bir toz salınımı

başlamıştır ve Kuzey Afrika’dan Akdeniz’i geçerek Türkiye’nin batısına doğru

ilerlemiştir. Uydu gözlemleri ile uyuşma gösteren modelin toz optik derinliği (AOD)

çıktılarından da görüldüğü üzere, 17 Nisan tarihinde Karadeniz’e kadar ilerlemiştir

(Şekil 4.7). Modellenen toz AOD’i, özellikle versiyon 1 de, gözlenen yüksek AOD

değerini yakalayamasa bile toz taşınımının Karadeniz’e ulaşımını göstermektedir.

Libya’nın güneybatısındaki toz kaynakları, versiyon 2’de isteğe bağlı toz kaynakları

yaklaşımı nedeni ile kısıtlanmıştır. Bu yüzden, modelin versiyon 1’i versiyon 2’sine

göre bu alanda daha yüksek değer vermektedir ve bununla bağlantılı olarak da

Karadeniz’de daha iyi sonuç elde edilmektedir.

18 Nisan tarihinde toz bulutu doğu yönünde Türkiye’ye doğru ilerlemiştir (bkz

Şekil 4.7). Modellenen toz optik derinliği Kuzey Afrika üzerinde yüksek değerler

vermektedir. En yüksek toz konsantrasyonu (AOD > 0.5) Kuzey Libya ve Mısır

üzerinde görülmektedir. Şekil 4.7’den görüldüğü üzere, modelin v2.0’si bu

bölgelerde uydu görüntüleri ile daha iyi uyuşma sağlamaktadır. Türkiye’ye uzak toz

kaynaklarından giren tozu gösteren v1_35 ve v2_35 ile modellenen AOD değerleri,

Türkiye üzerinde yaklaşık olarak aynı değerleri (~0.15) vermektedir. Aynı şekilde,

v2_42 çıktıları da Türkiye içerisindeki lokal toz kaynaklarını içermesine rağmen

yaklaşık değerlere sahiptir. Fakat, v1_42’e baktığımızda, Türkiye içerisinde oldukça

farklı değerler görülmektedir, ki bu değerler uydu görüntüleri ile daha iyi uyuşma

44

sağlamaktadır. Örneğin, İç Anadolu Bölgesinde v1_42 de 0.4 den büyük AOD

değerleri görülürken, diğerleri 0.15 civarı değerler vermektedir. V1_42 ve v1_35

arasındaki bu büyük farklılıklar bize İç Anadolu Bölgesindeki lokal toz

kaynaklarının katkılarını göstermektedir. Dahası, isteğe bağlı toz kaynakları bölgeleri

içeren v2_35 ve v2_42 çıktıları Türkiye içerisinde fazla farklılıklar göstermemektedir

(Şekil 4.7).

Modelin tüm AOD çıktıları, 17 Nisan tarihinde özellikle Karadeniz, Libya’nın

kuzeyi ve Irak’ın doğusunda; 18 Nisan tarihinde ise İran körfezi ve Libya’nın

kuzeyinde uydu görüntüleri ile iyi uyuşma göstermektedir (bkz Şekil 4.7).

Modellenen toz AOD’i 17 Nisan’da ve özellikle etkisini yoğun olarak gösterdiği 18

Nisan’da Türkiye üzerinde yüksek değerler (>0.3) göstermektedir.

Şekil 4.7 En üstte; 17 ve 18 Nisan tarihlerine ait MODIS ve MSG satellite uydu görüntüleri; Orta ve en altta; (versiyon 1 and versiyon 2, DREAM8b modeli AOD çıktıları (a) v1_35 , (b)v1_42 , (c) v2_35 , (d) v2_42

45

üstte; 17 ve 18 Nisan tarihlerine ait MODIS ve MSG satellite uydu görüntüleri; Orta ve en altta; (versiyon 1 and versiyon 2, sırasıyla), 17DREAM8b modeli AOD çıktıları (a) v1_35 , (b)v1_42 , (c) v2_35 , (d) v2_42

sırasıyla), 17-18 Nisan 12UTC tarihlerine ait BSC-

46

Toz partüküllerinin varlığı aynı zamanda Erdemli’de bulunan güneş

fotometresi ile de desteklenmiştir (Şekil 4.8).

Genellikle, toz aerosollerinin varlığını gösteren Angstrom değerindeki (AE)

düşüş, modellenen AOD değerindeki bir artışı takip eder (Dubovik vd., 2002). 18

Nisan’daki gözlem değerlerindeki eksikliğe rağmen, toz partiküllerinin varlığı

dolayısı ile Erdemli’deki AE değeri öğle saatlerine kadar azalıp, sonrasında ise

artmaya başlamaktadır. Aynı zamanda modellenen AOD değeri 18 Nisan tarihinde

tozun varlığını göstermektedir (Şekil 4.8). Modellenen ve gözlemlenen değerlerdeki

farklılıklar Erdemli AERONET ölçüm istasyonunun çevresinde diğer aerosol

partiküllerinin varlığını ifade etmektedir (Kubilay, 2003). Burada ölçülen AOD

değeri deniz tuzu, duman ve antropojenik kirlilikden kaynaklanan aerosolleri de

değere katarken, modellenen AOD değeri sadece toz aerosollerini içermektedir.

Şekil 4.8. BSC-DREAM8b AOD çıktıları ve ölçülen AOD ve AE değerleri

Modellenen yüzey konsantrasyonu çıktıları (

çıktılarında olduğu gibi modelin tüm versiyonları Cezayir, Libya ve Mısır üzerinde

benzer davranış göstermektedir. Fakat, model test çalı

Şekil 4.9. BSC-DREAM8b yüzey konsantrasyonu; sol sütun 17 Nisan ve sağ sütunUTC; (a1, a2) v1_35

47

Modellenen yüzey konsantrasyonu çıktıları (Şekil 4.9) incelendi

ğu gibi modelin tüm versiyonları Cezayir, Libya ve Mısır üzerinde

göstermektedir. Fakat, model test çalışmaları için uygulanan toz

DREAM8b yüzey konsantrasyonu; sol sütun 17 Nisan ve sağ sütunUTC; (a1, a2) v1_35 , (b1, b2) v1_42 , (c1, c2) v2_35 , (d1, d2) v2_42

a1

b1

c1

d1

) incelendiğinde, AOD

u gibi modelin tüm versiyonları Cezayir, Libya ve Mısır üzerinde

maları için uygulanan toz

DREAM8b yüzey konsantrasyonu; sol sütun 17 Nisan ve sağ sütun 18 Nisan 12 , (b1, b2) v1_42 , (c1, c2) v2_35 , (d1, d2) v2_42

a2

b2

c2

d2

kaynaklarının kısıtlanması dolayısı ile Türkiye üzerinde toz kaynakla

farklı versiyonları ile birlikte bazı farklılıklar görülmektedir.

V2_42’deki yüzey konsantrasyonu ve

düşük değerde olmasının sebeb

< 6 µg/m2) değerinin

çıktıları ile görülmüş

emisyonları modelin her iki versiyonu arasında farklı

1’de, tüm emisyonlar maksimum 7

Bölgesi’nde yoğunlaş

bölgesinde yoğunlaşıp maksimum de

tamamen versiyon 2’

ortaya çıkmaktadır.

hesaplanan maksimum ve minumum yükseklik de

çok yüksektir. Bu yüksek de

Şekil 4.10. 18 Nisan 2012 ve 12UTC tarihi için BSC

48

kaynaklarının kısıtlanması dolayısı ile Türkiye üzerinde toz kaynakla

farklı versiyonları ile birlikte bazı farklılıklar görülmektedir.

deki yüzey konsantrasyonu ve AOD değerlerinin, v1_42’

erde olmasının sebebi de aynı zamanda budur. V1_42’deki toz emisyonu (

erinin, v2_42’den (1 µg/m2 civarı) çok daha fazla oldu

çıktıları ile görülmüştür. Şekil 4.10’dan görüleceği üzere, Türkiye içerisindeki

modelin her iki versiyonu arasında farklılık göstermektedir. Versiyon

de, tüm emisyonlar maksimum 7 µg/m2 değerine ulaşırken ve

ğunlaşırken, versiyon 2’de emisyonlar Türkiye

unlaşıp maksimum değeri 2 µg/m2 ‘ın altındadır. Bu f

tamamen versiyon 2’de tanımlanan topoğrafik isteğe bağlı toz bölgeleri nedeniyle

. Türkiye içerisinde 10° x 10° topoğrafya göz önüne alınarak

hesaplanan maksimum ve minumum yükseklik değerlerindeki farklılıklar de

çok yüksektir. Bu yüksek değer de G katsayısında düşük değere sebep olup

18 Nisan 2012 ve 12UTC tarihi için BSC-DREAM8b Toz emisyonu (sırasıyla v1_42 ve v2_42)

kaynaklarının kısıtlanması dolayısı ile Türkiye üzerinde toz kaynakları modelin

, v1_42’ye göre daha

deki toz emisyonu (

civarı) çok daha fazla olduğu model

i üzere, Türkiye içerisindeki toz

lık göstermektedir. Versiyon

şırken ve İç Anadolu

de emisyonlar Türkiye’nin güneybatı

‘ın altındadır. Bu farklılıklar,

lı toz bölgeleri nedeniyle

rafya göz önüne alınarak

erlerindeki farklılıklar değerler

ğere sebep olup, aynı

DREAM8b Toz emisyonu (sırasıyla v1_42

49

şekilde Türkiye içerisindeki toz kaynakları emisyonlarınında kısıtlamaya sebep

olmaktadır.

Şekil 4.11. Nisan 2012 olayı için Ankara, Konya, Kirsehir, Kocaeli, Burdur ve İzmir şehirlerinde BSC-DREAM8b modeli, yüzey konsantrasyonu tahminleri ve ölçülen PM10 değerleri.

50

Sonuçlardan da görüleceği üzere, bazı şehirlere ait v2_42 çıktı değerleri aynı

neden dolayısı ile diğer çıktılara göre daha düşük değerlere sahiptir. V1_42 ise,

maksimum konsantrasyon değerlerini aşmasına rağmen, diğer çıktılara göre ölçüm

değerlerini çok iyi yakalamaktadır. Diğer bir önemli olay ise, İç Anadolu

Bölgesi’nde v1_42 çıktılarının v1_35’e göre; v2_42 çıktılarının ise v2_35’e göre

daha yüksek yüzey konsantrasyonu değerleri vermesidir. Bu ise, 35ºK ve 42ºK

enlemleri arasında (Türkiye içerisinde) toz kaynaklarının varlığının bir kanıtıdır.

Kocaeliye bakıldığında ise, tüm çıktı değerleri genellikle gözlemlenen PM10

değerlerinin antropojenik kirlilik nedeniyle altında kaldığı görülmektedir. İzmir’deki

bir önemli olay ise, 18 Nisan tarihinde v2_42 oldukça iyi sonuç verip PM10

değerlerini çok iyi yakalamaktadır (Şekil 4.11). Bu tamamen farklı model

versiyonlarındaki emisyon akıları ile alakalıdır.

Sonuç olarak, model çıktıları ve gözlemler göstermektedir ki, PM

konsantrasyonlarını etkileyen bu toz taşınımı olayı hem Türkiye dışından ülkemize

taşınan toz kaynaklı, hemde Türkiye içerisinden gelen toz kaynaklıdır.

4.2 8 Nisan 2013 Toz Taşınımı Olayı

Türkiye’yi etkileyen diğer bir önemli toz taşınımı olayı ise 2013 yılı nisan

ayında gerçekleşmiştir. Şekil 4.12, Türkiye’de toz taşınımından en çok etkilenen

dokuz istasyonun saatlik PM10 konsantrasyonu değerlerini göstermektedir. 8 Nisan

tarihinde, yoğun toz taşınımı direkt olarak birçok istasyonda PM10 değerlerini

etkilemiştir. Günlük ortalama PM10 konsantrasyonu değerleri 8 Nisan tarihinde

51

Kayseri’de 247 µg/m3, Ankara’da 157 µg/m

3 ve Konya’da 132 µg/m

3 olarak

ölçülmüştür, ki bu değerler Dünya Sağlık Örgütü ve Avrupa Birliğinin belirlediği

PM10 standartlarının oldukça üzerinde değerlerdir.

Bu olayda, Sahra çölündeki tozlar Türkiye’nin güneyinden ülkemize giriş

yapmıştır. Toz taşınımının gözlendiği günler için meteorolojik koşullar Şekil 5.11’de

gösterilmiştir.

7 Nisan 2013 tarihinde 12:00 UTC’de Yunanistan üzerinde 990 hPa’lık alçak

basınç merkezi bulunmaktadır (Şekil 4.13b). Yine Yunanistan’ın güneyinde Ege

Denizi üzerinde günlük ortalama hızı 8 m/s’nin üzerinde olan güneyli kuvvetli

rüzgarlar gözlemlenmiştir (Şekil 4.13a). 8 Nisan 2013 tarihinde 12:00 UTC’de ise

0

100

200

300

400

500

600

700

06

.04

.20

13

06

:00

12

:00

18

:00

07

.04

.20

13

06

:00

12

:00

18

:00

08

.04

.20

13

06

:00

12

:00

18

:00

09

.04

.20

13

06

:00

12

:00

18

:00

10

.04

.20

13

06

:00

12

:00

18

:00

PM

10

( µ

g/m

³ )

ÖLÇÜLEN PM10 KONSANTRASYONLARI

ADANA

ANKARA

BURDUR

KASTAMONU

KAYSERI

KILIS

KIRSEHIR

KONYA

SIVAS

Şekil 4.12. 6-11 Nisan 2013 tarihleri arası Türkiyede bazı şehirlerde saatlik ölçülen PM10 değerleri

Gürcistan üzerinde 1000 hPa’lık bir alçak basınç merkezi

Türkiye’nin kuzeybatı kesiminde günlük ortalama hızı 6 m/s’yi a

4.13c) görülmektedir

alçak basınç merkezi,

ilerlemesine uygun koş

Sinoptik kartlar da

alçak basınç sistemi göstermektedir. Bu

birlikte İç Anadolu Bölgesine yerle

akımlarının gelmesine neden olmu

Şekil 4.13. 7-8 Nisan 2013 tarihlerine ait ortalama rüzgar şiddeti ve 500 hPa haritaları

a)

b

52

Gürcistan üzerinde 1000 hPa’lık bir alçak basınç merkezi

Türkiye’nin kuzeybatı kesiminde günlük ortalama hızı 6 m/s’yi aş

görülmektedir. Türkiye’nin batısından kuzeydoğusuna do

alçak basınç merkezi, Kuzey Afrika’dan Akdeniz yönünde

lerlemesine uygun koşul hazırlamıştır.

Sinoptik kartlar da 8 Nisan 2013 tarihi 00 UTC’de Türkiye’nin batısında bir

alçak basınç sistemi göstermektedir. Bu alçak basınç sistemi,

Anadolu Bölgesine yerleşmiştir ve Akdeniz’den Türkiye’

akımlarının gelmesine neden olmuştur (Şekil 4.14).

8 Nisan 2013 tarihlerine ait ortalama rüzgar şiddeti ve 500 hPa haritaları

c)

d)

Gürcistan üzerinde 1000 hPa’lık bir alçak basınç merkezi (Şekil 4.13d) ve

Türkiye’nin kuzeybatı kesiminde günlük ortalama hızı 6 m/s’yi aşan rüzgarlar (Şekil

usuna doğru ilerleyen bu

yönünde toz taşınımının

tarihi 00 UTC’de Türkiye’nin batısında bir

sistemi, siklonik dönüşle

Akdeniz’den Türkiye’ye hava

8 Nisan 2013 tarihlerine ait ortalama rüzgar şiddeti ve 500 hPa haritaları

53

Bu meteorolojik koşulların etkisi ile de, toz bulutu Libya ve Mısır üzerinden

kuzey yönlü olarak ilerlemiş, Kuzey Kıbrıs’ı süpürerek Akdeniz’i geçmiştir. 8 Nisan

tarihinde ise Türkiye’ye ulaşmıştır (Şekil 4.15).

OMI-AI çıktıları da, Aqua-MODIS uydusu ürünü ile birlikte Şekil 4.15’de

gösterilmiştir. Uydu geçişi dolayısı ile 40D boylamlarında 8 Nisan tarihinde veri

bulunmamaktadır, fakat buna rağmen toz kaynağı ve geliş yönü 7 ve 8 Nisan

tarihlerinde Mısır kaynaklı olarak açıkça görülebilmektedir. OMI AI görüntüleri de 3

gibi yüksek bir değer ile Türkiye’ye doğru gelen bir toz taşınımını desteklemektedir.

Şekil 4.14 8 Nisan 2013 tarihi 00, 06, 12 ve 18 UTC’ye ait yer kartları

54

Bu toz olayında, Mısır’ın kuzeyinde bir toz hareketliliği gerçekleşip,

Akdeniz’den Türkiye’nin güneyine ulaşarak 8 Nisan tarihinde Gürcistan’a kadar

ilerlemiştir. Modellenen toz optik derinliği (AOD) Kuzey Afrika ve Doğu

Akdeniz’de yüksek değerler vermektedir. En yüksek AOD değeri 0.5’den büyük

değer ile Suriye ve Mısır üzerinde görülmektedir. Şekil 5.13 bize v2_42 ile

modellenen toz AOD değerlerinin, 8 Nisan’da Akdeniz’in batısından doğusuna

doğru ilerleyen toz taşınımını çok iyi yakaladığını göstermektedir. Fakat, Türkiye’nin

iç bölgelerinde güneyden kuzeye doğru uzanan bölgede gözlenen yüksek AOD

değerleri (> 0.9), Türkiye içerisindeki toz kaynaklarını kısıtlamayan v1_42 ile çok

daha iyi yakalandığı görülmektedir (Şekil 4.16).

Şekil 4.15. 7-8 Nisan tarihlerinde; Aqua-MODIS sensöründen görüntü (üstte) ve OMI sensöründen UV Aerosol Indeks (altta) görüntüsü.

Şekil 4.16. MODIS AOD ürünleri (en üst) ve farklı versiyonları ile modellenen BSC

a1

b1

55

MODIS AOD ürünleri (en üst) ve farklı versiyonları ile modellenen BSC-DREAM8b toz AOD çıktıları; 12UTC

7 Nisan (a1,b1), 8 Nisan (a2,b2) and 9 Nisan (a3,b3)

a2

b2

DREAM8b toz AOD çıktıları; 12UTC

a3

b3

Erdemli AERONET istasyonundaki günlük AOD ve

(AE) ölçümleri, model AOD tahminleri ile birlikte ay

4.17a). Gözlenen A

göstermektedir ki bu da bölgede

şekilde AE değerindeki dü

varlığını desteklemektedir. Dahası, modellenen de

varlığını göstermektedir. Modellenen ve gözlemlenen de

bölgedeki diğer aerosollerin varlı

Türkiye’nin güneyine

500 ve 1500 m. seviyelerinde 8 Nisan 12UTC ye ait HYSPLIT modeli geri yörüngeli

olarak 72 saate kadar çalı

gelen hava kütleleri batı Akdeniz üzerinden iken; 10 ve 500m. seviyelerinde varan

tüm hava kütleleri Doğ

Şekil 4.17 (a) BSC(b)NOAA-HYSPLIT modeli ile Erdemli’de son bulan geri yönlü hava kütlesini gösteren

56

Erdemli AERONET istasyonundaki günlük AOD ve Angstrom katsayısının

(AE) ölçümleri, model AOD tahminleri ile birlikte aynı grafikte verilmi

). Gözlenen AOD değerleri 8 Nisan saat 12 UTC’de maksimum de

göstermektedir ki bu da bölgede toz partiküllerinin varlığını ifade eder. Yine aynı

erindeki düşük değer (<0.5), o gün oradaki

ını desteklemektedir. Dahası, modellenen değerler de mineral tozl

ını göstermektedir. Modellenen ve gözlemlenen değerler arasınd

er aerosollerin varlığıyla alakalıdır.

nin güneyine ulaşan hava kütlelerinin kaynağını incelemek için 10,

500 ve 1500 m. seviyelerinde 8 Nisan 12UTC ye ait HYSPLIT modeli geri yörüngeli

kadar çalıştırılmıştır (Şekil 4.17b). Erdemli’ye 1500m. seviyesinden

gelen hava kütleleri batı Akdeniz üzerinden iken; 10 ve 500m. seviyelerinde varan

tüm hava kütleleri Doğu Akdeniz bölgesinden (özellikle Mısır) gelmektedir.

BSC-DREAM8b AOD çıktıları (550nm de) ve ölçülen AOD ve AEHYSPLIT modeli ile Erdemli’de son bulan geri yönlü hava kütlesini gösteren

a)

b)

Angstrom katsayısının

nı grafikte verilmiştir (Şekil

de maksimum değer

ını ifade eder. Yine aynı

er (<0.5), o gün oradaki toz partiküllerinin

erler de mineral tozlarının

erler arasındaki farklılıklar

ğını incelemek için 10,

500 ve 1500 m. seviyelerinde 8 Nisan 12UTC ye ait HYSPLIT modeli geri yörüngeli

ye 1500m. seviyesinden

gelen hava kütleleri batı Akdeniz üzerinden iken; 10 ve 500m. seviyelerinde varan

u Akdeniz bölgesinden (özellikle Mısır) gelmektedir.

ve AE değerleri, HYSPLIT modeli ile Erdemli’de son bulan geri yönlü hava kütlesini gösteren harita

Şekil 4.18. 12 UTC ‘de BSC-DREAM8b farklı versiyonlarının yüzey konsantrasyonu çıktıları; 7 Nisan (sol sütun), 8 Nisan (orta sütun) and 9 Nisan (sağ süt

57

DREAM8b farklı versiyonlarının yüzey konsantrasyonu çıktıları; 7 Nisan (sol sütun), 8 Nisan (orta sütun) and 9 Nisan (sağ süt

DREAM8b farklı versiyonlarının yüzey konsantrasyonu çıktıları; 7 Nisan (sol sütun), 8 Nisan (orta sütun) and 9 Nisan (sağ sütun)

58

Modellenen yüzey toz konsantrasyonu çıktıları, AOD çıktılarında olduğu gibi

maksimum değerlerini Kuzey Afrika üzerinde vermektedir (bkz Şekil 4.18). v2_42

maksimum yüzey konsantrasyonu değerini İç Anadolu’nun güneyi ve Akdeniz

bölgesinde 250 µg/m3 değerinin altında verirken; v1_42, 500 µg/m

3 den daha yüksek

değer vermektedir. Bu v1_42’nin bu bölgelerde lokal toz katkılarını daha iyi

yakaladığını göstermektedir.

Bazı şehirleri için yüzey konsantrasyonu çıktı değerleri Şekil 4.19 da

gösterilmiştir. Her iki model versiyonu da 8 Nisan tarihinde oldukça yüksek (<

100µg/m3) değerler vermektedir. Türkiye dışından gelen tozların etkisi nedeni ile,

Şekil 4.19 Ankara, Kayseri, Konya ve Kırşehir şehirleri için Nisan 2013 tarihli BSC-DREAM8b yüzey konsantrasyonu değerleri ve gözlenen PM10 değerleri

Lokal Tozlar

59

iki model versiyonu bazı peryodlarda aynı trendi göstermektedir, fakat modelin

versiyon 1’i versiyon 2’ye göre (lokal kaynaklı tozların etkisi nedeniyle) hava kalite

istasyonlarında ölçülen değerleri daha iyi yakalamaktadır. Örneğin; versiyon 1 ile

gözlem değerlerinin 7 ve 8 Nisan tarihlerinde Ankara, Kayseri, Konya ve Kırşehir’de

iyi yakalandığı görülmektedir (Şekil 4.19).

60

5. DEĞERLENDİRMELER

Bu çalışmanın temel amacı, çöl tozlarının Türkiye’ye etkilerinin iki örnek

çalışma ile ele alınması ve BSC-DREAM8b modelinin toz tahmini etkinliğinin

değişik versiyonları ile değerlendirilmesidir. Bu nedenle, Türkiye’deki toz

kaynaklarını da çöl tozları ile beraber incelemek amacıyla, modelin faklı

versiyonları ile değişik toz kaynakları ele alınarak 4 farklı çeşit model test çalışması

yapılmıştır. Yoğun toz taşınımının gözlendiği 15-22 Nisan 2012 ve 7-11 Nisan 2013

tarihlerini kapsayan aralıkta model çalıştırılıp, elde edilen çıktılar AERONET direkt

güneş gözlemleri, uydu gözlemleri ve hava kalite istasyonları ile karşılaştırması

yapılmıştır. Taşınan çöl tozları, aynı zamanda Türkiye içerisindeki lokal toz

kaynakları da göz önüne alınarak detaylı bir şekilde incelenmiştir.

Bu kapsamda, BSC-DREAM8b v1.0 ve en son güncelleştirilmiş hali olan BSC-

DREAM8b v2.0 modeli birlikte analiz edilmiştir. Modelin versiyon 1’i çeşitli

nedenler dolayısı ile gözlenen PM10 değerlerini özellikle İç Anadolu bölgesinde sık

sık aşmaktadır. Fakat bu aşmalara rağmen, şu an Meteoroloji Genel Müdürlüğü’nde

operasyonel olarak çalışmakta olan modelin bu versiyonu (v1.0) toz

konsantrasyonundaki gözlemlenen artış ve azalışı çok iyi yakalamaktadır.

Zhang vd. (2001)’a dayanan yeni kuru ve yaş çökelme şemasının yanında,

modelin versiyon 2’si topoğrafik isteğe bağlı toz bölgelerini de içermektedir. Ginoux

vd. (2001)’a dayanan topoğrafik isteğe bağlı toz bölgeleri özellikle Kuzey Afrika toz

kaynakları için çok iyi sonuçlar vermektedir. Fakat modelin bu versiyonu, Türkiye

61

içerisindeki 10° x 10° topoğrafyada hesaplanan (G katsayısı) maksimum ve

minimum yükseklik farklarındaki fazlalık nedeniyle Türkiye içerisinde ve özellikle

İç Anadolu’da toz üretimini (kalkışını) kısıtlamaktadır. Bu nedenle, modelin 2.

versiyonundan elde edilen çıktı değerleri ölçüm değerlerinin fazlasıyla altında

kalmaktadır ve bu değerleri yakalayamamaktadır.

Elde edilen ve aynı zamanda model çalışması ile desteklenen sonuçlar bize

lokal toz kaynaklarının Türkiye’de önemli etkiye sahip olduğunu göstermektedir.

Özellikle son yıllarda lokal kaynaklı toz fırtınaları Türkiye’de sık görülmeye

başlanmıştır.

Tüm bu nedenler dolayısı ile modeldeki topoğrafik isteğe bağlı toz bölgeleri

üzerinde çalışılması gerekmektedir. Yüksek çözünürlüklü çalışmalar lokal karakterli

tozların yakalanabilmesi amacı ile gereklidir. Özellikle Türkiye üzerinde versiyon 2

deki G katsayısı tekrardan ele alınmalıdır. Bu yüzden, model dinamiğine girilerek bu

katsayı Türkiye içerisinde daha dar alandaki topoğrafyada ve yüksek çözünürlükle,

örneğin; 1 km çözünürlüklü 2.5° x 2.5° ‘yi kapsayan topoğrafyada hesaplanması

daha tutarlı sonuçların elde edilmesini sağlayabilir.

62

6. KAYNAKLAR

Alpert, P., Neeman, B.U., Shay-El, Y.,(1990), Intermonthly variability of cyclone

tracks in the Mediterranean, Journal of Climate 3, 1471–1478.

Andreae, M. O. and Merlet, P.,(2001), Emission of trace gases and aerosols from

biomass burning.

Angström, A.,(1929), On the Atmospheric Transmission of Sun Radiation and on

Dust in the Air, Geografiska Annaler, 11, 156-166, doi:10.2307/519399.

Atkinson, R. W. Et.al.,(2001), Acute Effects of Particulate Air Pollution on

Respiratory Admissions: Results from APHEA 2 Project. Am. J. Respir. Crit.

Care Med. 164(10): 1860-1866.

Baldasano, J. M., E. Valera and P. Jimenez,(2003), Air quality data from large cities.

Sci. Total Environ. 307(1-3): 141-165.

Barkan, J. Et.al.,(2005), Synoptics of dust transportation day from Africa toward

Italy and central Europe, J. Geophys. Res., 110,D07208,

doi:10.1029/2004JD005222.

Basart, S. Et al.,(2012), Development and evaluation of the BSC-DREAM8b dust

regional model over Northern Africa, the Mediterranean and the Middle East,

Tellus B, 64, 18539, http://dx.doi.org/10.3402/tellusb.v64i0.18539.

Dayan, U.,(1986), Climatology of back trajectories from Israel based on synoptic

analysis. Journal of Climate and Applied Meteorology 25, 591–595.

Dayan, U. Et al.,(1991), Dust intrusion events into the Mediterranean basin. Journal

of Applied Meteorology 30, 1185–1199.

Dubovik, O. Et al.,(2002), Variability of Absorption and Optical Properties of Key

Aerosol Types Observed in Worldwide Locations, Atmos. Sci., 59, 590-608.

Duggen, S. Et al.,(2007), Subduction zone volcanic ash can fertilize the surface

ocean and stimulate phytoplankton growth: Evidence from biogeochemical

experiments and satellite data. Geophys Res

Lett 34:L01612, doi:10.1029/2006GL027522.

Dündar C, Oğuz K, Güllü G,(2013), Doğu Akdeniz Havzasında Kum ve Toz

Fırtınalarının (SDS) İncelenmesi, 10.Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi,

Hacettepe Üniversitesi, Ankara.

63

Fecan, F., Marticorena, B. and Bergametti, G.,(1999), Parametrization of the increase

of the aeolian erosion threshold wind friction velocity due to soil moisture for

arid and semi-arid areas. Ann. Geophys. 17, 149-157.

Flanner, M. G., Zender, C. S., Randerson, J. T., and Rasch, P. J.: Present-day climate

forcing and response from black carbon in snow, J. Geophys. Res.-Atmos.,

112, D11, doi:10.1029/2006jd008003, 2007.

Forster, P., Et al.,(2007), Changes in atmospheric constituents and in radiative

forcing, in: Climate Change 2007: The Physical Science Basis, Contribution

of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the

Intergovernmental Panel on Climate Change, edited by: Solomon, S., Qin, D.,

Manning, M., Chen, Z., Marquis, M., Averyt, K. B., Tignor, M., and Miller,

H. L., Cambridge University Press, New York.

Fubini, B., Otero Areàn, C.,(1999), Chemical aspects of the toxicity of inhaled

mineral dust. Chem. Soc. Rev. 28, 373-381.

Ginoux, P., Et al.,(2001),Sources and distributions of dust aerosols simulated with

the GOCART model, J. Geophys. Res., 106, 20255-20274

10.1029/2000JD000053.

Goudie, A. S. and N. J. Middleton,(2006), Desert Dust in the Global System,

Springer Berlin Heidelberg.

Giorgi, F., (1986), A Particle Dry-Deposition Parameterization for Use in Tracer

Transport Models, J. Geophys. Res., 91, 9794-9806.

Grini, A., and Zender, C. S.,(2004), Roles of saltation, sandblasting, and wind speed

variability on mineral dust aerosol size distribution during the Puerto Rican

Dust Experiment (PRIDE), J. Geophys. Res, 109, D07202.

Harrison, R.M., van Grieken, R.E.,(1998), Atmospheric particles.IUPAC series on

analytical and physical chemistry of environmental system. J. Buffle and H.P.

van Leeuwen. John Wiley & Sons, 610 pp.

Hinds, William C.,(1999), Aerosol technology: properties, behavior, and

measurement of airborne particles, 1999.

Holben, B. N.,(1998), AERONET: A Federated Instrument Network and Data

Archive for Aerosol Characterization, Rem. Sens. Environ., 66, 1-16.

IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change: Climate change 2007: The

physical Science Basis, Cambridge University Press, U.K., 2007.

64

Israelevich, P.L. Et al., (2002), Desert aerosol transport in the Mediterranean region

as inferred from the TOMS aerosol index. Journal of Geophysical Research

107 (D21), 4572, doi:10.1029/2001JD002011.

Israelevich, P.L., Eta l.,(2003), Annual variations of physical properties of desert

dust over Israel. Journal of Geophysical Research 108 (D13), 4381,

doi:10.1029/2002JD003163.

Jacobsson, Neil.C.,(2001), Behavioral Activation Treatment for Depression:

Returning to contextual roots.

Janjic, Z. I.,(1994), The Step-mountain Eta Coordinate Model: Further developments

of the convection, viscous sublayer and turbulence closure schemes, Mon.

Weather Rev., 122, 927– 945.

Kallos, G. Et al.,(1997), The regional weather forecasting system SKIRON: an

overview. In: Proceedings of the Proceedings of the Symposium on Regional

Weather Prediction on Parallel Computer Environment, University of Athens,

Greece.

Kappos, A. D. Et al.,(2004), Health effects of particles in ambient air, Hygiene and

Environ. Health 207(4): 399-407.

Kubilay, N. Et al.,(2000), An illustration of the transport and deposition of mineral

dust onto the eastern Mediterranean. Atmospheric Environment 34 (8), 1293–

1303.

Kubilay, N., Cokacar, T., Oguz, T.,(2003), Optical properties of mineral dust

outbreaks over the northeastern Mediterranean. Journal of Geophysical

Research 108 (D21), 4666, doi:10.1029/2003JD003798.

Levy, R.C. Et al.,(2010), Global evaluation of the Collection 5 MODIS dark-target

aerosol products over land, Atmos. Chem. Phys., 10, 10399–10420.

Mahowald NM, Et al.,(2009), Atmospheric iron deposition: Global distribution,

variability, and human perturbations. Annu Rev Mar Sci 1:245–278.

Martet, M., and Peuch, V.H.,(2009), Aerosol modelling in MOCAGE and

operational dust forecasting at Météo-France, IOP Conf. Series: Earth

Environ. Sci. 7, 012008.

Masmoudi M, Et al.,(2003), Spatial and temporal variability of aerosol: size

distribution and optical properties. Atmos Res 2003;66:1−19.

65

Menut, L.,(2008), Sensitivity of hourly Saharan dust emissions to NCEP and

ECMWF modeled wind speed. J. Geophys. Res. 113, D16201.

Morcrette, J. J. Et al.,(2009), Aerosol analysis and forecast in the European Centre

for Medium-Range Weather Forecasts Integrated Forecast System: Forward

modeling. J. Geophys. Res. 114, D06206, doi:10.1029/2008JD011235.

Nickovic, S., and Dobricic, S.,(1996), A model for long-range transport of desert

dust, Monthly weather review, 124, 2537-2544.

Nickovic, S. Et al.,(1997), Production and long-range transport of desert dust in the

Mediterranean region: Eta model simulation. In: Proceedings of the

Proceedings of the 22nd NATO/CCMS International Technical Meeting on

Air Pollution Modelling and its Applications, Clermont-Ferrand, France.

Nickovic, S. Et al.,(2001), A model for prediction of desert dust cycle in the

atmosphere, J. Geophys. Res., 106, 18113-18130, doi:

10.1029/2000JD900794.

Pérez, C. Et al.,(2006a), Interactive dust-radiation modeling: A step to improve

weather forecasts, J. Geophys. Res., 11, doi:10.1029/2005JD006717.

Pérez, C. Et al.,(2006b), A long Saharan dust event over the western Mediterranean:

Lidar, Sun photometer observations, and regional dust modeling, J. Geophys.

Res., 111, doi:10.1029/2005JD006579.

Perez, C. Et al.,(2011), Atmospheric dust modeling from meso to global scales with

the online NMMB/BSC-Dust model – Part 1: Model description, annual

simulations and evaluation.

Pey,J. Et. Al.,(2012), African dust outbreaks over the Mediterranean Basin during

2001–2011: PM10 concentrations, phenomenology and trends, and its

relation with synoptic and mesoscale meteorology.

Prospero, J. M. Et al.,(2002), Environmental characterization of global sources of

atmospheric soil dust identified with the nimbus 7 total ozone mapping

spectrometer (TOMS) absorbing aerosol product, Rev. Geophys., 40(1),

doi:10.1029/2000RG000095.

Schmechtig, C. Et al.,(2011), Simulation of the mineral dust content over Western

Africa from the event to the annual scale with the CHIMEREDUST model.

Atmos. Chem. Phys. 11, 7185-7207.

Schwarze, P. E. Et al.,(2006), Particulate matter properties and health effects:

consistency of epidemiological and toxicological studies, Human &

Experimental Toxicology 25(10): 559-579.

66

Seinfeld , John H., Pandis, Spyros N.,(1998), Atmospheric chemistry and physics:

from air pollution to climate change.

Shao, Y., Raupach, M. R. and Findlater, P. A.,(1993), Effect of saltation

bombardment on the entrainment of dust by wind. J. Geophys. Res. 98,

12719-12726.

Slinn, W. G. N.,(1982), Predictions for particle deposition to vegetative canopies,

Atmos. Environ., 16, 1785-1794.

Stevens, B. and Feingold, G.,(2009), Untangling aerosol effects on clouds and

precipitation in a buffered system, Nature, 461, 607– 613,

doi:10.1038/nature08281.

Tegen, I., and Lacis, A. A.,(1996), Modeling of particle size distribution and its

influence on the radiative properties of mineral dust aerosol, 101, 19237-

19244.

Tegen, I. Et al.,(2004), Relative importance of climate and land use in determining

present and future global soil dust emission, J. Geophys. Res. Lett., 31,

doi:10.1029/2003GL019216.

Todd, M. C.,(2008), Quantifying uncertainty in estimates of mineral dust flux: An

intercomparison of model performance over the Bodélé Depression, northern

Chad, J. Geophys. Res., 113.

WHO. 2005. “WHO air quality guidelines global update 2005”. Bonn, Germany,

World Health Organization.

Wang H, et al.,(2012), A-Train satellite measurements of dust aerosol distributions

over northern China. J Quant Spectrosc Radiat Transfer,

http://dx.doi.org/10.1016/j.jqsrt.2012.08.011.

Warneck, P.,(1998), Chemistry of the natural atmosphere. International Geophysics

Series. Wiley & Sons, 41.Academy Press, 757 pp.

Westphal, D. L. Et al.,(2009), Operational aerosol and dust storm forecasting. IOP

Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 7, 012007.

Yin, Y. Et al.,(2002), Interactions of mineral dust particles and clouds: Effects on

precipitation and cloud optical properties, Journal of Geophysical Research,

VOL. 107, NO. D23, 4724, doi:10.1029/2001JD001544.

Zhang, L. Et al.,(2001), A size-segregated particle dry deposition scheme for an

atmospheric aerosol module, Atmos. Environ., 35, 549-560.

67

Zhou, C. H. Et al.,(2008), Development and evaluation of an operational SDS

forecasting system for East Asia: CUACE/Dust. Atmos. Chem. Phys. 8, 787–798.

68

ÖZET

Bu çalışmanın amacı, uydu ve yere dayalı gözlemlerin yanında Barselona

Süperbilgisayar Merkezi tarafından geliştirilen ve Meteoroloji Genel Müdürlüğünde

operasyonel olarak çalışan BSC-DREAM8b toz taşınımı tahmin modelinin çeşitli

versiyonlarını kullanarak çöl tozlarının Türkiye’ye taşınımını ve yerel toz katkılarını

incelemektir. Bu temel amaç ile birlikte, bazı test çalışmaları yapılarak Türkiye için

model versiyonlarının etkinlikleri analiz edilmiştir.

Bu kapsamda, çalışma dönemi olarak yoğun toz olayının gözlemlendiği tarihler

incelenmiştir. Bunun için öncelikle OMI sensörünün Aerosol Index ürünü ve Çevre

ve Şehircilik Bakanlığı tarafından işletilen Hava Kalitesi İzleme İstasyonlarının

PM10 verileri incelenip 18 Nisan 2012 ve 8 Nisan 2013 tarihlerine odaklanılmıştır.

BSC-DREAM8b modelinin çeşitli versiyonları kullanılarak Aerosol Optik Derinliği

ve Yüzey Konsantrasyon tahminleri alınmıştır. Bu tahminler MODIS, MSG uydu

ürünleri ve PM10 ölçümleri ile karşılaştırılmıştır.

Sonuç olarak, toz taşınımı olayı detaylı bir şekilde analiz edildikten sonra,

Türkiye içerisinde yerel toz kaynaklarının varlığı tespit edilip, yerel kaynaklardan

kalkan tozların BSC-DREAM8 v1.0 tarafından diğer versiyona göre daha iyi

yakalandığı görülmüştür.

69

ANALYSIS OF THE DESERT DUST TRANSPORT OVER TURKEY

ABSTRACT

The main aim of this study is to analyse the desert dust transport and local dust

contributions in Turkey by using the BSC-DREAM8b model which is developed at

Barcelona Supercomputing Center and runs at Turkish State Meteorological Service

besides satellite and ground-based observations. With this main aim, efficiency of the

model versions were analysed with some test experiments.

In this context, the study periods were selected when the dust outbreak

occured. Therefore, the study was focused on the dates of 18 April 2012 and 8 April

2013 by investigating Aerosol Index product from OMI sensor and PM10

concentrations from air quality stations which were controlled by the Ministry of

Environment and Urban Planning in Turkey. After the backtrajectory were

investigated as well as meteorological conditions, Aerosol Optical Depth and Surface

Concentration outputs were obtained by using different versions of the BSC-

DREAM8b model.

As a result, after dust transport events were analysed, the existence of local

dust sources were detected and it was observed that dusts emitted from these sources

were catched by BSC-DREAM8b v1.0.

70

ÖZGEÇMİŞ

Adı Soyadı : Kahraman OĞUZ

Doğum Yeri : Nevşehir

Doğum Tarihi : 27.03.1988

Yabancı Diller : İngilizce (iyi), Almanca (orta)

Eğitim Durumu

Lise : Yabancı Dil Ağırlıklı Avanos Lisesi (2006)

Lisans : İstanbul Teknik Üniversitesi Meteoroloji Mühendisliği (2011)

(Leibniz Hannover Üniversitesi, Erasmus Programı (1 yıl))

Yüksek Lisans : Ankara Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Fiziki

Coğrafya Anabilim Dalı (2014)

Çalıştığı Kurumlar

Türksoy Enerji Mühendislik ve Danışmanlık Hizmetleri Ltd. Şti (2011-2011)

Meteoroloji Genel Müdürlüğü, Araştırma Dairesi Başkanlığı (2011 - )

Kurslar ve Yayınlar

- İstanbul Avrupa Yakası Su Yönetimi Projesi, MMG Ödüllü (2009)

- Alman Askeri Havacılık Okulu, Meteorolojik Danışmanlık Stajı, Almanya (2010)

- Kalite Yönetim Sistemleri, İç Tetkik Eğitimi, TSE (2012)

- Meteoroloji, Toz Fırtınaları, Çölleşme ile Mücadele Çalıştayı, İstanbul (2013)

- Toz Taşınımı Tahmini Eğitimi, Barselona Süperbilgisayar Merkezi, İspanya (2013)

- Dündar, C., Oğuz, K., Dokuyucu, K., Bacanlı, H., 2011, Kısa Süreli Rüzgar

Enerjisi Tahmini, VI.Yeni ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, Kayseri

- Dündar, C., Oğuz, K., Güllü, G., 2013, Doğu Akdeniz Havzasında Kum ve Toz

Fırtınalarının (SDS) İncelenmesi, 10.Ulusal Çevre Müh. Kongresi, Hacettepe Ankara

- Oguz, K., Dündar, C., Pekin, A., Uzaktan Algılama Verileri ile Toz Taşınımı

Analizi, I. Meteorolojik Uzaktan Algılama Çalıştayı, Antalya, 2013